Concetti Chiave
- L'orologio centrale del sistema circadiano dei mammiferi è situato nel nucleo soprachiasmatico dell'ipotalamo, coordinando segnali luminosi e nervosi verso orologi secondari.
- Orologi secondari nel cuore, fegato e surrene regolano rispettivamente la pressione arteriosa, il metabolismo del glucosio e la produzione di cortisolo.
- L'ACTH stimola la produzione di cAMP nelle cellule surrenali, attivando geni come StAR e CYP11A1 coinvolti nella steroidogenesi.
- Le tecniche di misurazione del cortisolo ematico non distinguono le frazioni, ma è possibile stimare la frazione libera tramite saliva e urine.
- Le concentrazioni di cortisolo nel liquido interstiziale seguono l'andamento circadiano del sangue, ma sono significativamente inferiori.
Indice
Regolazione circadiana del cortisolo
La regolazione circadiana della produzione del cortisolo è stato oggetto di studi molto approfonditi nei decenni passati, il cui funzionamento è riassunto nell’immagine:
1) Si individua un orologio centrale, localizzato nel nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo ventrale, che riceve numerosi segnali (tra cui molto importante è il segnale luminoso) e da cui partono impulsi nervosi e umorali verso diversi orologi secondari;
Funzioni degli orologi secondari
2) Gli orologi secondari, collocati a livello del cuore, del fegato e del surrene, sono in grado in influenzare differenti funzioni:
a. l’orologio cardiaco regola la pressione arteriosa e aspetti di tipo coagulativo;
b. l’orologio epatico modula la tolleranza al glucosio e il metabolismo lipidico;
c. l’orologio surrenalico si occupa, tra le altre funzioni, anche della regolazione dell’interno sistema: il cortisolo agisce infatti a livello cardiaco ed epatico, dove contribuisce alla modulazione del ritmo insieme ai segnali nervosi.
L’obbiettivo di questo sistema è quello di indurre modificazioni cicliche che anticipino quello che dovrebbe avvenire, in determinati momenti della giornata, in funzione delle necessità dell’organismo.
Ruolo dell'ACTH nella steroidogenesi
L’ACTH agisce sul proprio recettore a livello della cellula surrenalica, determinando l’attivazione dell’adenilato ciclasi e la produzione di cAMP, responsabile dell’induzione di una serie di geni coinvolti nella steroidogenesi. Tra questi geni risultano fondamentali StAR, proteina che trasporta il colesterolo nel mitocondrio, e CYP11A1, enzima che proprio nel mitocondrio stacca la catena laterale del colesterolo trasformandolo il
pregnenolone, precursore degli altri ormoni steroidei.
Misurazione del cortisolo
Sfortunatamente, con le metodiche di dosaggio ematico di cortisolo (cortisolemia) non si riescono a discriminare le diverse frazioni, ma si ottiene solamente la misura del cortisolo circolante totale.
L’equilibrio tra le diverse frazioni è importante, oltre che per regolare l’azione biologica del cortisolo, anche per modulare il passaggio del cortisolo in alcuni liquidi biologici, come saliva e urine; è pertanto possibile misurare la concentrazione di cortisolo nella saliva e nelle urine per stimare la frazione libera di cortisolo, sebbene siano necessarie metodiche sofisticate a causa delle concentrazioni molto basse.
Concentrazioni nel liquido interstiziale
Misurando le concentrazioni nel liquido interstiziale (del tessuto sottocutaneo, nell’esempio riportato), è possibile notare come la progressione rispecchi l’andamento circadiano del cortisolo ematico, chiaramente con un’evidente differenza quantitativa: se nel sangue il picco massimo raggiunge valori intorno ai 500 nM/L, nel liquido interstiziale le concentrazioni sono circa 20 volte inferiori, con un massimo di circa 25 nM/L.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dell'orologio centrale nel sistema circadiano del mammifero?
- Come influenzano gli orologi secondari le funzioni corporee?
- Perché è importante misurare la frazione libera di cortisolo e come si può fare?
L'orologio centrale, situato nel nucleo soprachiasmatico dell'ipotalamo ventrale, riceve segnali, tra cui quello luminoso, e invia impulsi nervosi e umorali agli orologi secondari per regolare funzioni corporee.
Gli orologi secondari, situati nel cuore, fegato e surrene, regolano rispettivamente la pressione arteriosa, il metabolismo del glucosio e dei lipidi, e la produzione di cortisolo, che a sua volta modula il ritmo cardiaco ed epatico.
La frazione libera di cortisolo è cruciale per la sua azione biologica e il suo passaggio nei liquidi biologici. Si può stimare misurando il cortisolo nella saliva e nelle urine, sebbene siano necessarie metodiche sofisticate per le basse concentrazioni.
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