Fisiologia umana, parte 2

Corso di fisiologia umana

Prof. Alberto Battezzati

Parte 2: sistema endocrino, sistema muscolare, sistema cardiovascolare © Laila Pansera – 1

Sommario

• Sistema endocrino ............................................................................................................................................................... 5
• Introduzione....................................................................................................................................................................... 5
• Ipofisi ............................................................................................................................................................................. 5
• Epifisi (pineal gland) .................................................................................................................................................. 6
• Tiroide ........................................................................................................................................................................... 6
• Timo ................................................................................................................................................................................. 7
• Ghiandola surrenale......................................................................................................................................... 7
• Pancreas...................................................................................................................................................................... 8
• Ovaio .............................................................................................................................................................................. 9
• Testicolo ..................................................................................................................................................................... 9
• Ipotalamo .................................................................................................................................................................. 9
• Cuore ........................................................................................................................................................................... 10
• Stomaco .................................................................................................................................................................... 10
• Rene ............................................................................................................................................................................... 10
• Intestino ................................................................................................................................................................... 10
• Ormoni: sintesi ................................................................................................................................................................ 11
• Ormoni peptidici................................................................................................................................................... 11
• Ormoni amminici ................................................................................................................................................. 13
• Ormoni steroidei ................................................................................................................................................. 14
• Secrezione ormonale .................................................................................................................................................... 15
• Stimoli nervosi ..................................................................................................................................................... 16
• Stimoli ormonali ................................................................................................................................................ 16
• Stimoli umorali .................................................................................................................................................... 16
• Azione degli ormoni sulle cellule bersaglio ......................................................................................................... 18
• Insulina ............................................................................................................................................................................... 20
• Disfunzioni: diabete ........................................................................................................................................... 23
• Asse ipotalamico-ipofisario ........................................................................................................................................ 26
• Sistemi a feedback ............................................................................................................................................... 28

© Laila Pansera – 2

• Ormoni tiroidei ............................................................................................................................................................... 30
• Disfunzioni tiroidee .......................................................................................................................................... 31
• Risposta allo stress ........................................................................................................................................................ 32
• Catecolammine ............................................................................................................................................................... 35
• Disfunzioni .............................................................................................................................................................. 35
• Cortisolo ............................................................................................................................................................................ 36
• Disfunzioni .............................................................................................................................................................. 36
• Sistema muscolare ............................................................................................................................................................. 37
• Cellule muscolari ............................................................................................................................................................ 37
• Giunzione neuromuscolare ........................................................................................................................................ 41
• Contrazione muscolare ................................................................................................................................................ 42
• Metabolismo muscolare .............................................................................................................................................. 44
• Fibre muscolari bianche e rosse .............................................................................................................. 46
• Contrazione delle unità motorie .............................................................................................................................. 47
• Tensione muscolare ...................................................................................................................................................... 48
• Frequenza della stimolazione ................................................................................................................. 48
• Numero di unità motorie reclutate ..................................................................................................... 50
• Grado di distensione del muscolo ........................................................................................................ 50
• Sistema cardiovascolare ................................................................................................................................................... 51
• Cuore .................................................................................................................................................................................. 51
• Circolazione polmonare e sistemica ....................................................................................................................... 51
• Ritmo cardiaco ................................................................................................................................................................ 53
• Caratteristiche fisiologiche delle cellule auto-ritmiche e delle cellule contrattili .................................. 56
• Ciclo cardiaco .................................................................................................................................................................. 58
• Gittata cardiaca ............................................................................................................................................................... 61
• Anatomia dei vasi sanguigni ...................................................................................................................................... 64
• Pressione sanguigna ..................................................................................................................................................... 69
• Regolazione della pressione sanguigna ................................................................................................................ 71
• Fattori che influenzano la pressione sanguigna ..................................................................... 71

© Laila Pansera – 3

• Come viene regolata la pressione sanguigna ............................................................................... 73
• Autoregolazione e dinamica dei capillari ............................................................................................................. 76

© Laila Pansera – 4

Sistema endocrino

Introduzione

Gli ormoni sono dei segnali, il segnale endocrino viene rilasciato a pioggia, gira attraverso la circolazione sanguigna e agisce su tutte le cellule bersaglio che hanno recettori per quegli ormoni, e questo lo differenzia dal sistema nervoso, che ha un percorso specifico e viene trasmesso attraverso i neuroni (megafono vs telegramma).

Che ci sia una connessione tra sistema endocrino e neuroni, è dato dal fatto che anche il sistema endocrino è organizzato con una serie di segnali, che permette una comunicazione tra SNC e periferia. Il SNC rilascia degli ormoni che giungono all’ipofisi, che rilascia degli ormoni che vanno es. a livello di tiroide o surrene o gonadi. Queste ulteriori ghiandole endocrine rilasciano degli ormoni, i quali possono mandare segnali a feedback all’ipofisi o all’ipotalamo.

Il sistema endocrino funziona anche più ampiamente, perché diversi organi comunicano tra loro senza passare attraverso il SNC, es. incretine durante la digestione; anche diversi apparati possono comunicare tra di loro per via ormonale, senza passare dal SNC, es. cuore e rene.

Il sistema endocrino è fatto di 2 tipi differenti di ghiandole:

• Ghiandole ben individuate e ben visibili, riconosciute come organi, es. tiroide, ipofisi
• Cellule disperse in tessuti, es. stomaco (che produce gastrina e grelina).

In entrambi i casi, gli ormoni prodotti si disperdono nel circolo sanguigno e raggiungono le cellule bersaglio.

Non conosciamo ancora tutti gli ormoni del nostro corpo, anche perché agendo su recettori molto specifici, a volte sono presenti in concentrazioni picomolari nel sangue.

Le ghiandole endocrine ben identificate sono:

Ipofisi

È una ghiandola importante, controllore di tutte le altre ghiandole. È costituita da un lobo anteriore e uno posteriore. Il lobo anteriore rilascia 6 ormoni ben noti, quello posteriore rilascia 2 ormoni attraverso dei neuroni, la vasopressina e l’ossitocina.

I 6 ormoni peptidici secreti dal lobo anteriore sono:

• TSH che stimola la produzione di ormoni tiroidei, da parte della tiroide
• FSH, che stimola la maturazione del follicolo ovarico e la produzione di estrogeni nelle donne, nel maschio stimola la produzione di spermatozoi
• LH, che nella donna stimola la produzione di estrogeni e progesterone, nei maschi stimola la produzione di testosterone © Laila Pansera – 5
• ACTH, che controlla la produzione di cortisolo da parte delle ghiandole surrenali; stimola la secrezione di glucocorticoidi e altri ormoni prodotti dalla corteccia surrenale
• GH, ormone della crescita, che stimola la crescita e il metabolismo energetico; nei tessuti il GH stimola la produzione di proteine, le IGF (insulin-like growth factor), che sono dei fattori di crescita sistemici, perché si misurano nel sangue, anche se hanno una sintesi locale; le IGF possono essere definite ormoni e sono prodotte dal fegato, ma non solo
• Prolattina, per la lattazione; essa stimola lo sviluppo della mammella e la produzione di latte; non sono conosciute tutte le sue azioni.

Epifisi (pineal gland)

Essa produce la melatonina, che ha delle funzioni non del tutto note; sicuramente è coinvolta nel ciclo sonno-veglia, potrebbe essere coinvolta in altre funzioni, es. regolazione del sistema immunitario.

Tiroide

La tiroide produce gli ormoni tiroidei, ma non solo. Gli ormoni tiroidei influenzano il metabolismo energetico. La tiroide produce anche la calcitonina.

La tiroide possiede delle cellule follicolari (o perifollicolari) che, stimolate dal TSH, producono una proteina ricca di tirosina, la tireoglobulina. La tireoglobulina appena prodotta viene rilasciata nei follicoli, e forma una soluzione colloidale, la colloide, che sta dentro i follicoli. La tireoglobulina viene iodinata nei follicoli (in particolare vengono iodinati i residui tirosinici), dopodiché essa viene ricaptata dalle cellule follicolari, viene demolita e vengono rilasciati 2 residui tirosinici che possono essere iodinati con 3 o 4 atomi di I.

Gli ormoni tiroidei hanno delle azioni ubiquitarie: regolano la produzione di calore, ma anche il ritmo cardiaco (per la sensibilità delle cellule alle catecolammine). Il pH e gli ormoni tiroidei sono indispensabili per la maturazione del SNC. La mancanza di ormoni tiroidei durante la vita fetale porta a un ipotiroidismo fetale che impedisce lo sviluppo del SNC.

Gli ormoni tiroidei influenzano molto le abilità cognitive, infatti chi soffre di ipotiroidismo durante lo sviluppo veniva definito cretino. Il cretinismo è una diagnosi medica, che definisce l’ipotiroidismo congenito, oppure durante lo sviluppo. Gli ormoni tiroidei influenzano anche il metabolismo dell’adulto.

Nella tiroide ci sono anche delle cellule parafollicolari, accanto al follicolo, che non fanno parte del follicolo; esse sono anche dette cellule C, e producono la calcitonina. Essa inibisce l’attività degli osteoclasti. L’osso è una struttura in continuo maneggiamento, perché è costituito da cellule costruttrici (osteoblasti) e cellule demolitrici (osteoclasti), che rispondono a segnali ormonali.

In questo caso la calcitonina viene stimolata quando la calcemia si alza, perché blocca il rilascio del Ca da parte dell’osso.

Le paratiroidi sono 4 ghiandole piccole, situate posteriormente in prossimità della tiroide, e producono un peptide, il paratormone. Esse sono molto vascolarizzate, e contengono 2 tipi di cellule:

• Cellule principali: si raggruppano e formano anche cordoni, organizzazione tipica delle ghiandole endocrine, e producono il paratormone.
• Cellule ossifile.

Il paratormone regola il Ca a livello di tutto l’organismo:

• Agisce sul rene e aumenta il riassorbimento di Ca e inibisce il riassorbimento di P. Ca e P si attraggono e formano cristalli di idrossiapatite nell’osso. Questo può portare a fenomeni di calcificazione anche al di fuori dell’osso, es. calcificazione di arterie, microcalcificazioni della ghiandola mammaria. Il paratormone quindi aumenta il recupero di Ca e l’escrezione di P.
• Agisce anche direttamente sull’osso, facendo l’operazione opposta alla calcitonina. Il paratormone favorisce il rilascio di Ca e P dall’osso, e poi il P lo butta fuori dal rene.
• Azione sull’intestino, in particolare regola l’assorbimento del Ca intestinale, attivando la vitamina D (che viene attivata a livello renale).

Il paratormone quindi mette in atto tutti i possibili meccanismi per il recupero del Ca.

Timo

Il timo si atrofizza dopo la pubertà e nell’adulto è sostituito dal tessuto adiposo e fibroso. Esso si trova dietro lo sterno e davanti al cuore, e produce degli ormoni che determinano lo sviluppo del sistema immunitario. Gli ormoni del timo regolano lo sviluppo dei linfociti T, che maturano nel timo.

Ghiandola surrenale

È una ghiandola pari, formata da una larga corteccia e una sottile zona midollare. La corteccia secerne mineralcorticoidi, glucocorticoidi e androgeni, mentre la parte midollare produce le catecolammine.

La parte corticale è costituita da 3 strati, la zona glomerulosa, la zona fascicolata e la zona reticolare. Nella zona glomerulosa viene prodotto l’aldosterone e i mineralcorticoidi in generale.

L’aldosterone permette il recupero di Na e l’escrezione di K, che regolano la quantità di acqua dal compartimento intracellulare-extracellulare.

Nella zona fascicolata e nella zona reticolare produciamo i glucocorticoidi: cortisolo, cortisone e corticosterone; molti di essi vengono utilizzati come farmaci. Il più secreto nel sangue è il cortisolo, che è un ormone potentissimo, che regola il metabolismo energetico, il sistema immunitario, ed è coinvolto nella risposta allo stress.

Sempre nella zona fascicolata e reticolare, che sono le zone più interne della corticale, si producono una serie di androgeni, come il testosterone e androstenedione. Gli androgeni sono importanti non solo nei maschi, ma anche nelle femmine, solo che hanno effetti diversi.

La midollare del surrene è un ganglio simpatico modificato che produce delle catecolammine, adrenalina-noradrenalina in rapporto 5:1. Le catecolammine sono importanti durante la risposta lotta e fuga.

Pancreas

È una ghiandola che contiene elementi endocrini ed esocrini. Per la secrezione esocrina, le cellule acinari producono i succhi pancreatici, mentre nel tessuto endocrino del pancreas ci sono delle isol