Sistema endocrino, urinario

Sistema endocrino

Il sistema endocrino è un fondamentale sistema di regolazione dell’organismo. Il nostro organismo è pieno di sistemi di controllo che sono formati da tre componenti:

• Segnale d’ingresso: deve essere rilevato da un sensore che è in grado di monitorare la variabile regolata. Nel caso del sistema endocrino potrebbero essere i livelli plasmatici di un ormone (es: insulina o glucagone che controllano la glicemia). Il segnale di ingresso deve arrivare al
• Centro di controllo: confronta se la variabile regolata sta in un range di riferimento, in questo caso sono i livelli plasmatici dell’ormone. Se la variabile rientra nei valori di riferimento, il centro di controllo dà origine ad una risposta, ovvero il
• Segnale di uscita: deve essere in contatto con il sistema che deve attuare la risposta. Ad esempio, glicemia elevata: il centro di controllo rileva questa uscita dal valore di riferimento della glicemia e tramite il segnale di uscita comunica al pancreas di rilasciare insulina per far sì che la glicemia torni ai livelli di riferimento.

Questo è un sistema di controllo di tipo omeostatico. Gli ormoni che agiscono sulla glicemia sono antagonisti e producono effetti opposti a quelli di altri ormoni. La glicemia viene abbassata dall'insulina e alzata dal glucagone.

Ormoni

La funzione endocrina principale è quella di secernere gli ormoni. Il termine "ormone" deriva da una parola greca e vuol dire “eccitare”. Chimicamente, gli ormoni sono amminoacidi modificati, peptidi e proteine (tutte idrosolubili) oppure steroidi (liposolubili). Gli ormoni sono costituiti da messaggeri chimici che servono a regolare l’attività di organi e tessuti e vengono secreti da particolari ghiandole chiamate ghiandole endocrine.

L’ormone nel sistema di controllo si situa dopo che il segnale d’uscita ha detto alla ghiandola endocrina di produrre un determinato ormone. La ghiandola endocrina è una ghiandola che non ha un dotto escretore ed è composta da cellule che sono in grado di produrre e secernere gli ormoni nel sangue. Nella regolazione del livello degli ormoni nel sangue, è particolarmente importante e prevalente il meccanismo di feedback negativo. La ghiandola endocrina influenza le cellule bersaglio che sono lontane dalla ghiandola stessa. L’ormone viene quindi riversato nel torrente ematico e il sangue lo porta al bersaglio definito. Gli ormoni presenti nel sangue modificano le attività metaboliche dei loro organi bersaglio. La capacità di un organo bersaglio di rispondere a un ormone dipende dalla presenza all’interno o sulla superficie delle sue cellule di recettori proteici ai quali l’ormone possa legarsi.

Il recettore è una molecola che riconosce e lega specificamente un ormone a un sito recettoriale. Il recettore sarà situato sulle cellule bersaglio dell’ormone in considerazione. Per mezzo degli ormoni, il sistema endocrino stimola processi a lungo termine come l’accrescimento e lo sviluppo, il metabolismo, la riproduzione e le difese dell’organismo. Le ghiandole endocrine sono piccole e ampiamente distribuite nell’organismo. Alcune fanno parte di ghiandole miste (a funzione sia endocrina sia esocrina), mentre la maggior parte secerne soltanto ormoni.

Si distinguono ormoni:

• Sinergici: ormoni che, quando agiscono insieme sullo stesso bersaglio, provocano nelle cellule bersaglio un effetto maggiore di quello che avrebbe la somma dei loro effetti presi singolarmente.
• Permissivi: ormoni che consentono ad altri ormoni di sviluppare completamente i loro effetti sulle cellule bersaglio, ovvero, un ormone può espletare la sua funzione soltanto se è consentita da un altro ormone che agisce sullo stesso bersaglio.
• Antagonisti: ormoni che producono effetti opposti a quelli di altri ormoni. Ad esempio, la glicemia viene abbassata dall'insulina e alzata dal glucagone.

Processi fisiologici regolati dagli ormoni

I processi fisiologici regolati da almeno un ormone includono:

• Tutti i processi legati alla digestione e all'immagazzinamento dei nutrienti, il loro metabolismo e l’utilizzo per l’energia metabolica.
• Equilibrio idrosalino (sistema renina-angiotensina-aldosterone per il controllo dei liquidi circolanti).
• Crescita e sviluppo.
• Funzioni riproduttive (es: ciclo mestruale in cui differenti ormoni hanno effetti differenti e opposti sull’apparato genitale femminile).

Gli ormoni steroidei agiscono direttamente sul DNA delle cellule bersaglio (meccanismo dell’attivazione diretta di geni), per produrre la sintesi di nuove proteine. Gli ormoni non steroidei, cioè quelli basati su amminoacidi, agiscono attraverso un secondo messaggero intracellulare (sistema del secondo messaggero), per attivare proteine specifiche.

Ormoni steroidi

Gli ormoni steroidi vengono tutti sintetizzati dal colesterolo. Sono solubili nei lipidi e possono passare inalterati attraverso la membrana plasmatica; sono poco solubili nel sangue, infatti vengono trasportati da proteine carrier (es: LDL e HDL); sono prodotti principalmente dalla corticale surrenale, dalle gonadi e dalla placenta. Nello specifico, gli ormoni steroidei sono:

• Mineralcorticoidi: secreti dalla midollare del surrene e sono fondamentali per il mantenimento dell’equilibrio Na/K, sostanzialmente dell’equilibrio dei liquidi extracellulari.
• Glicocorticoidi: sono fondamentali per il metabolismo energetico e per il controllo del metabolismo del glucosio (glicemia).
• Ormoni sessuali (androgeni ed estrogeni): fondamentali per i processi alla base della differenziazione sessuale e delle attività riproduttive.
• Ormoni progestinici: sono prodotti durante la gravidanza.

Ormoni non steroidi

Gli ormoni non steroidi sono sintetizzati da amminoacidi. Sono insolubili nei lipidi e passano difficilmente attraverso la membrana plasmatica; vengono immagazzinati nelle ghiandole prima del rilascio. Nello specifico, gli ormoni derivati da amminoacidi sono:

• Ammine derivate della tirosina: adrenalina, noradrenalina e melatonina (quest’ultima serve per la regolazione del ciclo sonno-veglia).
• Amminoacidi iodati: sono ormoni sintetizzati nella tiroide (T3 e T4) con aggiunta di iodio.

Ormoni polipeptidici

Gli ormoni polipeptidici sono:

• Ormoni proteici: lunghe catene di amminoacidi con struttura molto complessa ripiegate su se stesse e sono: prolattina (PRL), ormone della crescita (GH), paratormone (PTH), insulina ecc.
• Glicoproteine: ormoni di struttura proteica nei quali sono attaccati dei gruppi di carboidrati e sono: ormone follicolo-stimolante (FSH), ormone luteinizzante (LH), ormone tireostimolante(TSH) ecc.
• Ormoni peptidici: hanno la caratteristica di essere più piccoli dei proteici e sono: vasopressina (ADH), ossitocina (OT), ecc.

Controllo a feedback negativo

Una secrezione ormonale è regolata da un meccanismo a feedback negativo. Tanti modi:

1. Una cellula endocrina (cellula A) secerne l’ormone nel sangue che ha come bersaglio una cellula B. Si ha una risposta biologica che, se ha riportato tutto entro i limiti della norma, manda un messaggio alla cellula produttrice A che smette di produrre l’ormone.
2. La cellula endocrina (cellula A) e la presenza stessa dell’ormone nel sangue funziona da controllo retroattivo negativo sulla produzione dell'ormone stesso.
3. L’ormone secreto nel sangue da parte della cellula endocrina può agire, sempre con un meccanismo a retroazione negativo (feedback negativo), direttamente sulla cellula A che aveva generato il primo messaggero.
4. La ghiandola endocrina secerne l’ormone, l’ormone va a colpire l’organo bersaglio, con la produzione di effetti fisiologici che riportano la variabile esaminata alla normalità e il feedback negativo va ad inibire la secrezione dell'ormone da parte della ghiandola endocrina.
5. Esiste anche un altro feedback negativo che è regolato dall’asse ipotalamo-ipofisario. L'ormone di liberazione o fattore di rilascio prodotto dall’ipotalamo va a regolare la secrezione dell’ormone vero e proprio da parte dell’ipofisi. Una volta che ha secreto l'ormone (ormone tropico), manda un segnale a feedback negativo all’ipotalamo che smette di secernere il fattore di rilascio. Parallelamente, c’è un secondo livello di feedback negativo perché quando l'ormone viene secreto nel sangue, la cellula bersaglio rimanda indietro il feedback negativo all’ipotalamo che interrompe. Dopo che l'ormone è andato in circolo può arrivare all'organo bersaglio definitivo e provocare l'effetto fisiologico dove c’è un terzo livello di controllo di feedback negativo.

Meccanismi d'azione degli ormoni

Per agire, un ormone si deve legare a recettori specifici sulle cellule bersaglio che ne captano la presenza del sangue e lo legano per dare inizio al meccanismo di trasduzione e alla produzione dell’effetto fisiologico. La trasduzione avviene quando uno stimolo adeguato attiva i recettori sensoriali in modo specifico. Ogni recettore è in grado di trasformare l’energia assorbita in un segnale di tipo elettrico, quindi è in grado di generare il potenziale di recettore e il conseguente potenziale di azione. L’attività ormonale inizia quando avviene il legame tra l’ormone e il recettore stesso. Questi recettori sono molto specifici per i singoli ormoni e la specificità è determinata dalla struttura del recettore stesso, tramite un meccanismo di complementarietà. Il legame fra l’ormone e il recettore è un legame reversibile perché se non fosse reversibile l’azione dell’ormone sarebbe continuativa. L’ampiezza della risposta fisiologica provocata da un ormone sulla cellula bersaglio è proporzionale al numero di recettori occupati dall'ormone.

Meccanismo del secondo messaggero (solo ormoni non steroidei)

Può essere che per funzionare un ormone abbia bisogno del secondo messaggero. I recettori del primo messaggero sono recettori della membrana. Il legame fra ormone-recettore induce la formazione di un secondo messaggero intracellulare che va a influenzare la sintesi proteica di proteine già presenti all’interno della cellula. Questo è un meccanismo molto rapido.

Meccanismo dell’espressione genica (ormoni steroidei e tiroxina)

I recettori in questo caso non sono sulla superficie della membrana ma sono interni alla cellula (a volte interni al nucleo stesso della cellula bersaglio). Anche questo meccanismo di espressione genica influenza la sintesi di nuove proteine. Questo è un meccanismo molto lento perché la sintesi proteica richiede tempo e l’entità dell'effetto dipende dal numero di ormoni che si legano ai recettori.

Meccanismo non genomico (ormoni steroidei)

I recettori sono sulla superficie dei neuroni e influenzano l'eccitabilità del neurone (es: estradiolo è eccitatorio mentre il progesterone è inibitorio). Questo non prevede la sintesi proteica.