Appunti di Nutrizione ed Endocrinologia

Appunti di endocrinologia

Sistema di comunicazione extracellulare

È la capacità degli organi, tessuti e cellule di dialogare tra loro all'interno dell'organismo, ciò dipende dal sistema nervoso-endocrino-immune.

Che cosa è l'endocrinologia?

È la disciplina che studia il sistema endocrino, adibito alla trasmissione di segnali chimici nei diversi distretti corporei, così facendo scaturire degli effetti biologici.

Sistema endocrino

Questo sistema è composto da ghiandole e tessuti, il cui prodotto (l'ormone) viene direttamente immesso nel sangue. Lo studio di questa materia biologico/medica indaga sugli ormoni-tessuti-cellule nei quali quest'ultimi vengono prodotti. I meccanismi d'azione e gli effetti associati alle disfunzioni ormonali.

L'ormone

Termine che deriva dal greco "stimolatore di attività". L'ormone è una molecola prodotta da una ghiandola (l'organo), trasportata attraverso il sangue (torrente circolatorio) ad un bersaglio.

Metabolismo

Fa parte dell'endocrinologia e studia il risultato delle reazioni biochimiche: anaboliche (da - a +) e cataboliche (da + a -).

Principali ghiandole endocrine e ormoni

• Ipofisi - adenoipofisi e neuroipofisi
• Tiroide
• Paratiroide
• Isole pancreatiche
• Stomaco ed intestino
• Surrene - corticale e midollare
• Gonadi (ovaio e testicolo)

Esempi di controllo ormonale

• Riproduzione
• Crescita (altezza), sviluppo (pubertà) attraverso la ghiandola ipofisi
• Mantenimento ambiente interno (corretto funzionamento del nostro organismo). Equilibrio:
• Acido/base: il pH fisiologico del sangue cellule/tessuti.
• Idroelettrico: è il mantenimento della quantità, volume di plasma nel sangue, come i principali ioni nel sangue (idrogeno/potassio/calcio) quindi ambiente intra-extracellulare.
• Ritmo cardiaco / pressione arteriosa del sangue: in una condizione di stress il ritmo cardiaco debba far innalzare la pressione arteriosa.
• Termogenesi: la produzione di calore.
• Mantenimento della massa ossea: fare in modo che possa affrontare le proprie funzioni:
  • Di struttura
  • Di sostegno
  • Deposito calcio/fosforo
  • Equilibrio muscolare

Azioni ormonali

1 ormone = molte funzioni (es. insulina)
1 funzione = molti ormoni (es. controllo dell'omeostasi glicemica intervengono l'insulina(-) ma anche il glucagone - il cortisolo- GH (+)).

Omeostasi

Mantenimento di una condizione di equilibrio nell'organismo per mezzo dei meccanismi fisiologici coordinati (meccanismi di feedback).

Feedback

Meccanismo tramite il quale è il risultato di un'attività dell'organismo modifica fattori che hanno determinato l'attività stessa.

Feedback negativo/positivo

Quando un ormone inibisce la secrezione degli ormoni o che hanno indotto la secrezione del primo, viceversa se al posto di inibire, rinforza il feedback risulterà positivo.

Diversi meccanismi di azione ormonale

• Endocrino: la ghiandola sintetizza un determinato ormone, rilasciato nel sangue attraverso il torrente circolatorio che arriva alla cellula bersaglio.
• Paracrino: azioni in cui l'ormone non viene rilasciato nel sangue ma si libera al di fuori della cellula stessa perché la cellula bersaglio si trova in posizione contigua.
• Autocrino: l'ormone sintetizzato agisce sulla stessa cellula che lo ha prodotto.

Struttura chimica degli ormoni

• Glicoproteine (GH-TSH-ormoni adenoipofisi)
• Polipeptidici (insulina-glucagone)
• Amminoacidi (catecolammine)
• Steroidi (glucocorticoidi-androgeni)
• Steroidi modificati (vitamina D)
• Derivati acidi grassi (prostaglandine - tromboxani)

Recettori ormonali

• Recettori di membrana: ormoni peptidici-neurotrasmettitori
• Recettori nucleari: ormoni steroidei-tiroidei

Malattie endocrine più comuni

• Diabete mellito
• Iper/Ipotiroidismo
• Malattie dell'ipofisi
• Obesità
• Osteoporosi
• Malattie del surrene

Ruolo dei lipidi nell'esercizio aerobico

Col aumentare dell'attività fisica aerobica e la progressiva riduzione del glicogeno muscolare, il muscolo utilizza i lipidi per produrre energia attraverso il processo di beta ossidazione degli acidi grassi liberi derivati dall'idrolisi dei trigliceridi del tessuto adiposo nel muscolo scheletrico.

Ruolo degli ormoni nel metabolismo aerobico

Fegato, muscolo, pancreas e tessuto adiposo si mantengono in comunicazione grazie al sistema endocrino per garantire che il muscolo non manchi mai del substrato energetico da ossidare durante l'esercizio fisico. Questo avviene grazie alla stimolazione dell'adrenalina e dei glucocorticoidi, ormoni dello stress. In assenza di insulina e in presenza di alte concentrazioni di adrenalina e glucocorticoidi nel sangue viene stimolata la lipolisi nel tessuto adiposo. Gli acidi grassi liberati entrano nel fegato che li utilizza come substrato per il glucosio, ma soprattutto nella chetogenesi che produrrà chetoacidi, substrati energetici ulteriori. Il pancreas, durante lo sforzo fisico, ha concentrazioni di insulina bassa per sostenere il muscolo, mentre il glucagone è alto in circolo, alla funzione nel fegato di aumentare il glucosio nel sangue.

Ruolo del LDH nell'esercizio anaerobico

All'aumentare dell'intensità dell'esercizio (VO₂ Max) aumenta la quota di glicogeno muscolare utilizzato per produrre glucosio, ma non c'è più O₂ sufficiente per smaltire tutto il piruvato ottenuto dalla glicolisi. Il piruvato viene convertito in lattato grazie a LDH, che si accumulerà nel muscolo e nel sangue.

La fatica

È la incapacità di sprintare o sottoporsi al lavoro ad alta intensità che diminuisce tra primo e secondo tempo e questo vale per tutti i tipi di atleti. I principali responsabili:

• Accumulo di acido lattico
• Riduzione del pH muscolare
• Deplezione di glicogeno
• Deplezione fosfocreatina
• Disidratazione
• Capacità di concentrarsi

Introduzione asse ipotalamo/ipofisi

L'asse ipotalamo/ipofisi si può considerare come una cabina di regia per tutti gli altri organi del sistema endocrino. Inoltre, permette il collegamento tra sistema nervoso e sistema endocrino, ossia le numerose funzioni fisiologiche vengono controllate dal sistema nervoso autonomo attraverso quello endocrino, importante per il mantenimento dell'omeostasi. Il sistema endocrino, attraverso la produzione di ormoni, può gestire l'attività del sistema nervoso.

Anatomia

• Ipotalamo: si trova alla base dell'encefalo, sopra l'ipofisi posteriore
• Ipofisi: si trova alla base dell'encefalo, inferiormente all'ipotalamo, alla quale è connessa attraverso il peduncolo ipofisiario

Ipotalamo

È la componente nervosa di questo asse. Unità fondamentale è la cellula neurosecretoria che è una cellula nervosa in grado di eseguire delle connessioni attraverso delle sinapsi, ma ha più la capacità di sintetizzare delle sostanze. Ci sono due tipologie di cellule ipotalamiche: neuroni ipotalamici parvicellulari che hanno la funzione di sintetizzare e rilasciare delle sostanze che attraverso l'infundibolo regolano il funzionamento della porzione anteriore della ghiandola ipofisaria; neuroni magnicellulari che sintetizzano l'ossitocina e la vasopressina che sono neuro-ormoni e vengono rilasciati verso il lobo posteriore della ghiandola ipofisaria. Si possono avere due tipologie di stimoli che attivano queste cellule: - stimoli esogeni da organi di senso ad esempio la temperatura corporea (ogni volta che ci troviamo in sbalzi di temperatura questo sarà uno stimolo per la variazione della termogenesi) - stimoli endogeni che vengono dall'organismo stesso che porteranno una risposta ipotalamica. Quando si riduce la quantità di glucosio in circolo questo attiverà un meccanismo che porterà al senso di fame. A seguito di questi stimoli avremo delle risposte integrate endocrine ed extra endocrine.

Ormoni ipotalamici

• CRH: ormone che si lega alle cellule corticotrope della porzione anteriore ipofisaria e stimola il rilascio di corticotropina da parte delle ghiandole che ha come bersaglio la cellula della corticale del surrene andando a stimolare la sintesi di glucocorticoidi
• TRH: stimola il rilascio in circolo TSH da parte delle cellule della porzione anteriore ipofisiaria
• GRH: stimola il rilascio dell'ormone della crescita GH
• Somatostatina (GIH): inibisce il rilascio di GH
• LHRH: stimola il rilascio di FSH/LH, tropine che stimoleranno le gonadi M/F
• Dopamina: quando attraverso il peduncolo giunge alla ghiandola ipofisiaria va a inibire il rilascio di prolattina

Ipofisi

Rappresenta il vertice del sistema endocrino, regola la funzione delle varie ghiandole endocrine periferiche stimolandone o inibendo la secrezione ormonale, ed è costituita dall'associazione dei componenti ghiandolari.

• Adenoipofisi (posta anteriormente): tipica ghiandola endocrina epiteliale
• Neuroipofisi o ipofisi posteriore: costituita da fibre nervose che originano dai nuclei magnicellulari sopraottico e paraventricolare dell'ipotalamo e terminate nella neuroipofisi dove rilasciano i neuropeptidi che sono un prolungamento del sistema nervoso centrale

Organi controllati

• Pineale: ha la funzione del controllo dei ritmi sonno veglia
• Tiroide: si trova nella parte anteriore del collo
• Timo: una doppia funzione, quale come ghiandola endocrina sintetizza delle sostanze e rilascio delle citochine infiammatorie importante per il sistema immunitario perché amplificano la diffusione della flogosi
• Surreni: si dividono in midollare e corticale
• Pancreas: il tessuto endocrino (isole di Langerhans) importante sul metabolismo dei carboidrati
• Gonadi: ovaie, testicolo

Adenoipofisi

GH ormone della crescita

Non viene rilasciato nel nostro organismo in maniera continua ma in maniera pulsatile. Raggiunge il picco durante la notte tra le 00:00 e le 03:00 am. La stimolazione del GH è dovuta al GRH e inibita dalla somatostatina. È una proteina abbastanza complessa che ha una durata in circolo tra 5-20 min. Come tutti gli ormoni si trova in circolo un livello basale molto basso, inferiore a 2 mg/dl. Infatti, quando c'è un sospetto di mancanza di GH nei bambini non bisogna fare affidamento a livello basale ma fare dei test specifici. Normalmente, dopo l'assunzione di GHRH, una volta in circolo, il GH viene trasportato dalle proteine trasporto specifiche che lo porta ad una delle principali cellule bersaglio, il fegato, andando a stimolare la sintesi di ormoni IGF1/IGF2 (fattori di crescita insulino simili) andando in circolo lasciando il meccanismo di feedback negativo sul GH così bloccando il rilascio in circolo.

IGF1/IGF2

La loro funzione è la stessa del GH: stimolare la crescita delle ossa lunghe e non solo, quindi la crescita in altezza del bambino fino a dopo la pubertà. È possibile grazie a questi ormoni (IGF1 uno soprattutto) sulle cartilagini di accrescimento che si trovano sulle estremità delle ossa lunghe, interagendo con i condrociti. Oltre alla funzione di crescita il GH ha anche effetto di controllo sul metabolismo glicidico/proteico/lipidico. Finito il ciclo vitale, il GH viene captato dal fegato che provvede al catabolismo.

Effetti metabolici

Il GH influenza l'attività di diversi tessuti:

• Riduce la sensibilità insulinica nel tessuto adiposo promuovendo la lipolisi nell'adipocita, si conserva in particolare trigliceridi che sono scorte di energia, con l'attivazione delle lipolisi si liberano acidi grassi, portati in circolo rappresentando substrati energetici per il fegato impiegandoli e come fonte per generare acetilcoenzima A, intermedio per la produzione di ATP.
• Il GH direttamente interviene nella riduzione del glucosio nel muscolo perché riduce la sensibilità all'insulina, aumentando l'iperglicemia.
• Il GH regola il metabolismo delle proteine aumentando la captazione di amminoacidi nel muscolo e promuovendo la sintesi proteica non solo nel muscolo ma anche nel rene ed in altri tessuti. Quindi, il GH è un ormone anabolizzante.

Inibitori del GH

La somatostatina, ormone ipotalamico, dopo essere sintetizzato viene immesso nel circolo portale passando attraverso il peduncolo e inibisce il GH.

Stimolatori del GH

• Arginina: è un aminoacido, durante un pasto ricco di proteine si avrà una stimolazione massiccia di GH.
• Il sonno: perché il GH ha una secrezione pulsatile che è maggiore durante la notte.
• L'esercizio fisico: perché richiede un maggior impiego di glucosio in circolo e richiede una sintesi proteica abbondante.
• Stress: situazione in cui il nostro organismo si trova in difficoltà che può essere psicofisico.
• L'aumento di glucosio: è fondamentale per le cellule nervose perché possono utilizzare questo come substrato energetico così da sostenere il sistema nervoso centrale; una glicemia normale deve avere dei valori di 60-70 mg/dl, quando il glucosio va sotto questa soglia si può incominciare a pensare a dei rischi per il sistema nervoso. Ecco perché l'ipoglicemia è un fattore di stimolo endogeno per il GH.
• Il digiuno: attraverso la produzione di grelina (ormone sintetizzato da cellule della parete gastrica), quando si è a digiuno aumenta l'emissione di grelina che stimolerà il GH.

Malattie del GH

Oltre a questi fattori fisiologici, possiamo avere delle patologie che riguardano aumentata secrezione di GH come:

• Paziente con patologia al fegato con riduzione della produzione di IGF1 con aumentata secrezione di GH. L'eccesso o deficit di GH in età puberale può causare un quadro di gigantismo o nanismo.
• Acromegalia: è una malattia dell'adulto ad andamento cronico e progressivo caratterizzato da una crescita del tessuto connettivo osseo e da modificazioni del metabolismo proteico lipidico e glucidico.
  • Crescita acrale: significa crescita delle estremità ossee mani e piedi.
  • Iperidrosi: attivazione massiccia delle ghiandole sudoripare.
  • Malocclusione o alterazioni delle ossa mascellare e mandibolare che porta ad una diastasi dei denti (allontanamento permanente di superfici ossee normalmente contigue).

Uso terapeutico del GH

Trattamento della bassa statura.