Appunti e slide - Medicina sportiva

L'endocrinologia e il sistema ormonale

L'endocrinologia studia il processo di secrezione di ormoni da parte delle ghiandole dell’organismo. Una ghiandola, per essere endocrina, deve secernere i suoi ormoni all’interno dell’organismo. Le principali ghiandole endocrine sono: ipofisi (ghiandola "madre", regola tutte le altre), tiroide, surreni, pancreas endocrino, ovaie e testicoli.

Ormoni e recettori

Gli ormoni sono sostanze prodotte da una parte dell’organismo che agiscono a distanza attraverso il trasporto nel torrente ematico. Ciascun ormone per agire necessita di recettori:

• Nucleari: Si trovano nel nucleo della cellula. L’ormone può agire in forma matura o sotto forma di pro-ormone che deve essere metabolizzato e attivato all’interno della cellula. Gli ormoni che agiscono attraverso recettori nucleari vengono inglobati nella cellula e nella membrana nucleare e agiscono nel nucleo legandosi a uno specifico recettore nucleare, favorendo la trascrizione di geni. Esempio: estrogeni.
• Esterni: Gli ormoni che agiscono attraverso recettore di membrana, legando allo stesso, generano una modificazione conformazionale dello stesso che dà origine alla reazione di fosforilazione. La fosforilazione delle proteine del recettore dà origine a una reazione a cascata a seguito di fosforilazione. Esempio: insulina, che legandosi col recettore genera la fosforilazione dei residui degli amminoacidi, determinando una cascata di reazioni di un centinaio di proteine.

Ipofisi

L'ipofisi è un piccolo corpuscolo, simile a un acino d’uva, situato nella fossa ipofisaria della sella turcica dell’osso sfenoide. È un organo impari, simmetrico, di forma sferica circondata per 3/4 dall’osso sfenoide, mentre la parte superiore è connessa con l’ipotalamo tramite il peduncolo ipofisario. Quest’asse garantisce la comunicazione tra sistema nervoso ed endocrino. Si divide in lobo anteriore (adenoipofisi), che produce 7 ormoni, e posteriore (neuroipofisi), che ne produce 2.

Adenoipofisi

• TSH: Ormone tireotropo. Stimola la tiroide a rilasciare gli ormoni tiroidei.
• ACTH: Ormone adrenocorticotropo. Stimola il rilascio di ormoni steroidei da parte del surrene.
• FSH: Ormone follicolo stimolante. Nella donna promuove lo sviluppo dell’ovocita all’interno del follicolo ovarico, e stimola la produzione degli estrogeni. Nell’uomo sostiene la spermatogenesi all’interno dei testicoli.
• LH: Ormone luteinizzante. Nella donna induce l’ovulazione e promuove la secrezione ovarica di progestinici. Nell’uomo stimola la produzione di ormoni androgeni (testosterone).
• PRL: Prolattina. Stimola lo sviluppo della ghiandola mammaria e la produzione di latte durante la gravidanza. Sugli altri organi ha effetto anabolizzante, simile al GH. Regolazione: stimolazione ipotalamica da nucleo arcuato → ipofisi → prolattina → organi e ghiandola mammaria.
• GH: Ormone della crescita. Stimola l’accrescimento e la replicazione cellulare accelerando la sintesi proteica.
• MSH: Ormone melanotropo. Agisce stimolando la produzione e la distribuzione di melanina da parte dei melanociti cutanei.

Neuroipofisi

• ADH: Ormone antidiuretico (vasopressina). Riduce la perdita idrica nei reni e provoca vasocostrizione dei vasi sanguigni periferici, favorendo l’innalzamento della pressione.
• Ossitocina: Stimola la contrazione della muscolatura liscia dell’utero o della prostata.

Altre ghiandole endocrine

L’ipofisi regola diverse altre ghiandole:

• Tiroide: Organo mediano, impari, simmetrico, posizionato a livello anteriore del collo (livello giugulare), costituito da due lobi uniti da uno stretto ponte, l’istmo.
• Surreni: Organi pari, simmetrici, collocati sui poli superiori dei reni in posizione retroperitoneale. Producono più ormoni con funzioni disparate, composti da una zona esterna corticale e una interna midollare.
• Pancreas endocrino.
• Gonadi.

Circolazione ipofisi

La circolazione dell'ipofisi proviene per metà dal distretto splancnico e per metà dal distretto cerebrale. La metà dal distretto cerebrale permette il trasporto degli ormoni dall’ipotalamo all’ipofisi.

Ipotalamo

L'ipotalamo è una porzione del diencefalo localizzata sotto il talamo e corrispondente al pavimento e alla parte inferiore delle pareti del terzo ventricolo. È caratterizzato dalla presenza di cellule specializzate riunite in vari nuclei che controllano funzioni diverse. Regola le attività nervose ed endocrine attraverso tre meccanismi differenti:

• Ormoni di regolazione: Controllano l’attività endocrina dell’adenoipofisi.
• RH: Releasing hormones. Fattori di rilascio (o stimolazione).
• IH: Inhibiting hormones. Fattori di inibizione.
• Organo endocrino: Produce gli ormoni ADH e ossitocina, immessi in circolo a livello della neuroipofisi.
• Centri autonomi: Esercitano un controllo nervoso diretto sulle cellule endocrine della zona midollare del surrene. Quando la componente simpatica è attivata, la midollare rilascia ormoni nel circolo sanguigno.

Ha funzione di controllo del sistema endocrino: due dei nuclei ipotalamici (sopraottico e paraventricolare) collegano direttamente l’ipotalamo all’ipofisi, tramite neuroni che formano un fascio ipotalamo-neuroipofisario che unisce i due organi e forma il suddetto asse ipotalamo-ipofisario.

Asse ipotalamo-ipofisi-GH

GH: Ormone che determina la crescita staturale. Un suo deficit comporta nanismo e problemi di crescita. Un deficit negli adulti determina osteoporosi e ipotrofismo muscolare. La crescita staturale avviene grazie all’accrescimento osseo. Il GH stimola il proliferare degli osteoblasti nell’epifisi delle ossa lunghe, i quali consentono l’accrescimento delle ossa. Quando si raggiunge la maturità sessuale, la metafisi ossea di cartilagine viene a meno e l’osso è completamente formato.

Regolazione asse

• I nuclei ipotalamici producono GHRh, grelina e somatostatina. Questo fattore di rilascio agisce sull’ipofisi anteriore, stimolandola a produrre GH. Ci sono mediatori dell’ormone della crescita che agiscono per il mantenimento del trofismo muscolare e osseo nell’adulto. Nel bambino il GH agisce direttamente per l’accrescimento osteo-muscolare. I mediatori dell’ormone somatotropo sono le somatomedine (IGF-) prodotte dal fegato.
• Grelina: Ormone principale per regolare la fame e la sazietà. È strutturalmente simile all’ormone della crescita e stimola la produzione di GH con regolazione a feedback positivo.
• Somatostatina: Ormone che inibisce la secrezione di altri ormoni. La secrezione di GH stimola la secrezione di somatostatina per autoregolazione. La somatostatina inibisce la secrezione di tutti gli ormoni agendo sia a livello ipotalamico, sia a livello locale come ormone.

IGF: Fattori di crescita "insulin-like", con una struttura molecolare simile a quella dell’insulina, prodotti dal fegato sotto l’effetto del GH. Hanno funzioni anaboliche e intervengono sia nella crescita del bambino che in età adulta.

• Regolazione a feedback negativo: Se aumenta IGF, diminuiscono GH e GHRh.

Patologie correlate al GH

Gigantismo: Condizione clinica caratterizzata da un eccessivo accrescimento somatico delle strutture anatomiche del corpo. Si sviluppa durante il periodo della crescita, ed è causato da un’eccessiva esposizione al GH. Vengono mantenute le corrette proporzioni corporee, a differenza dell’acromegalia.

Acromegalia: Sindrome clinica che si determina dopo anni di prolungata esposizione dell’organismo a elevati livelli circolanti di GH e IGF-1. È una malattia caratterizzata dall’ingrossamento delle estremità (piedi, mani, volto) e dall’aumento di volume degli organi interni.

Ormoni tiroidei e sport

La tiroide è una ghiandola endocrina mediana, impari, posizionata nella regione anteriore del collo sui primi anelli della trachea e nella parte anteriore e laterale della laringe. Ha una forma di farfalla, costituita da 2 lobi collegati da un istmo centrale. È rivestita da una capsula connettivale che penetra e la divide in lobuli. Il parenchima è organizzato in follicoli.

Unità funzionale della tiroide

I follicoli hanno il compito di sintetizzare, accumulare e secernere gli ormoni tiroidei. L’epitelio di rivestimento circonda la cavità follicolare, contenente la colloide. Nella colloide vengono temporaneamente immagazzinati gli ormoni della tiroide, che verranno successivamente messi in circolo.

Ciascun follicolo è circondato da una rete capillare che fornisce sostanze nutritizio e ormoni di regolazione alle cellule follicolari, e ne preleva i prodotti di secrezione e rifiuto. La tiroide produce due ormoni: T3 e T4. Questi vengono accumulati nella colloide coniugati ad una proteina, la tireoglobulina, prodotta dalle cellule follicolari, ma al momento del rilascio se ne distaccano e gli ormoni vengono riversati in circolo dopo aver attraversato le cellule follicolari.

Gli ormoni influenzano tutti i processi metabolici di tipo ossidativo ed energetici, sono molto importanti nelle fasi di accrescimento.

Asse ipotalamo-ipofisi-tiroide

Il controllo del rilascio degli ormoni tiroidei avviene principalmente attraverso la concentrazione di TSH ipofisario nel circolo sanguigno. Sotto l’influenza dell’ormone stimolante il rilascio della tireotropina (TRH) prodotto dall’ipotalamo, l’adenoipofisi rilascia il TSH. Il TSH raggiunge la tiroide, stimolando la produzione degli ormoni tiroidei T3 e T4.

• Feedback negativo: La produzione di T3 e T4 inibisce la secrezione di TSH dell’ipofisi e TRH dell’ipotalamo.

Trasporto degli ormoni tiroidei

Nel sangue, gli ormoni legano proteine vettrici e solo una piccola parte resta libera in circolo. T3 e T4 si comportano come ormoni steroidei, pur non essendolo propriamente, e necessitano di essere trasportati da proteine nel circolo ematico: TBG, transretina, albumina, HDL. L’emivita della T3 è di 1 giorno, mentre della T4 è di 7 giorni.

Azione degli ormoni tiroidei

• Aumento del metabolismo basale: Il metabolismo basale viene incrementato mediante stimolazione dell’attività della pompa sodio-potassio. L’aumentata utilizzazione di ATP fa aumentare la velocità di ossidazione dei substrati energetici per produrre nuovo ATP, generando altro calore (effetto termogenico).
• Aumento del numero di mitocondri e del consumo di ossigeno, mediante la stimolazione di alcuni enzimi coinvolti nella fosforilazione ossidativa.
• Disaccoppiamento tra fosforilazione e ossidazione: Gli ormoni tiroidei riducono l’efficienza della catena respiratoria, disaccoppiando i due processi affinché parte dell’ossigeno sia necessario per produrre calore. Parte dell’energia viene dissipata per produrre calore, determinando il calo d’efficienza.
• Svolgono un ruolo critico sul differenziamento cellulare durante lo sviluppo, e contribuiscono al mantenimento dell’omeostasi metabolica durante la vita adulta.
• Effetti rilevanti sul metabolismo glucidico e lipidico, stimolando tutti i processi atti ad incrementare la produzione di glucosio, acidi grassi, trigliceridi e colesterolo. Stimolano la glicogenolisi, proteolisi, lipolisi, gluconeogenesi e sintesi di chetoni. Una diminuzione di questi ormoni provoca gli effetti opposti: glicogeno-sintesi e sintesi proteica.

Patologia tiroidea

Patologie legate alla tiroide includono:

• Aumento di volume: Gozzo semplice o nodulare. I noduli possono anche essere dei tumori.
• Disfunzione: Ipotiroidismo e ipertiroidismo.

Fisiopatologia

• Gozzo semplice: La tiroide è uniformemente aumentata di volume, senza alterazioni nodulari.
• Gozzo nodulare: Ingrossamenti ben circoscritti e delimitati di parti della tiroide, apprezzabili palpatoriamente. Possono esserci uno o più noduli, e si parlerà di gozzo "uninodulare" o "multinodulare". È la condizione morbosa più comune nell’ambito delle malattie tiroidee, con un’incidenza del 5% in apporto iodico normale e del 20/25% in carenza di iodio.
• Ipotiroidismo: Bradycardia, depressione, sonnolenza, intolleranza al freddo, costipazione, aumento del peso.
• Ipertiroidismo: Tachicardia, ansia, insonnia, perdita di peso, eccessiva sudorazione, caldo.

Ormoni tiroidei ed esercizio fisico

Dopo intensa ma breve attività fisica non si sono osservate modificazioni elevate dei livelli plasmatici di ormoni tiroidei. Solamente dopo prolungate sedute di allenamento è stato notato un marcato aumento di T3 e T4. Subito dopo un’attività fisica si ha un incremento di T3, T4, TSH e TBG, negli atleti praticanti sci di fondo. I livelli tornavano normali solo dopo vari giorni di recupero. Tale fatto sembra sia secondario al fatto che durante l’attività fisica vengono consumati in maniera consistente gli ormoni tiroidei e quindi per effetto dell’azione fisiologica del feedback si stimola l’ipofisi a produrre elevate quantità di TSH, con conseguente aumento dei livelli plasmatici degli ormoni tiroidei. Gli ormoni tiroidei sono bassi in persone che svolgono attività fisica aerobica, così come anche l’insulina. Questi due ormoni sono regolatori fini del metabolismo energetico.

Ripartizione del calcio nei fluidi corporei

• Siero: 8.5 – 10.5 mg/dl.
• Calcio ionizzato: 4.4 – 5.2 mg/dl.
• Legato a proteine: 4 – 4.6 mg/dl. Il 80% è legato all’albumina e il 20% alle globuline.
• Complessato: 0.7 mg/dl.

Ghiandole paratiroidi

Le ghiandole paratiroidi sono 4, una coppia per ciascun lobo della ghiandola tiroidea (una superiore e una inferiore). L’ormone principale secreto è il paratormone (PTH). Paratormone: principale regolatore della concentrazione extracellulare del calcio. La sintesi è controllata essenzialmente dalle concentrazioni di calcio nei fluidi extracellulari (ad una diminuzione di calcio corrisponde aumento di PTH).

Azioni del paratormone

• Aumenta il riassorbimento di calcio e diminuisce il riassorbimento di fosforo nei tubuli renali.
• Aumenta il riassorbimento di calcio dall’osso.
• Stimola la formazione di vitamina D3 nei tubuli prossimali renali.

Calcitonina: Polipeptide prodotto dalle cellule parafollicolari (attorno al follicolo) della tiroide. Il principale effetto biologico è quello di inibire il riassorbimento osseo da parte degli osteoclasti e di stimolare l’eliminazione renale di calcio, tuttavia il suo ruolo è ancora incerto, in quanto la sua assenza o il suo eccesso non hanno effetti evidenti sulla calcemia dell’osso.

Vitamina D: Ha un effetto netto positivo sull’osso, in quanto fornisce calcio e fosforo per la formazione di osso mineralizzato.

• Favorisce l’assorbimento di calcio e fosforo a livello intestinale.
• Aumenta il riassorbimento osseo (stimola il differenziamento degli osteoclasti).
• Aumenta la capacità del PTH di riassorbire calcio a livello renale.

Malattia ipocinetica

Patologia provocata dalla riduzione dell’attività fisica dell’organismo e caratterizzata da ipotrofia ed ipotonia dei muscoli scheletrici con conseguenti alterazioni a carico dell’apparato locomotore, cardio respiratorio e del sistema metabolico.

Implicazioni delle modificazioni della composizione corporea nell’anziano

• Perdita di massa muscolare: Riduzione della forza, riduzione dell’autonomia, riduzione della sensibilità insulinica, aumento del rischio di cadute.
• Aumento della massa grassa: Profilo metabolico aterogeno.
• Minor densità minerale ossea: Aumento di fratture e rischio disabilità.

Effetto dell'attività sportiva negli anziani

• Aumento della socializzazione e dell’autostima.
• Prevenzione disturbi depressivi e cardio circolatori.
• Prevenzione dell'osteoporosi.
• Miglioramento delle capacità motorie, coordinative e muscolo articolari.

Iperparatiroidismo e ipoparatiroidismo

Iperparatiroidismo

• Ipercalcemia, ipofosforemia, ipercalciuria.
• Osteoporosi, ipotonia muscolare.
• Calcolosi renale e delle vie urinarie.

Ipoparatiroidismo

• Ipocalcemia, iperfosforemia, ipercalciuria (successivamente diventa ipocalciuria).
• Ipertonia muscolare: tetania.
• Aritmie cardiache.

Surreni

Formazioni piramidali, pari e simmetriche, poste sul polo superiore di ciascun rene. Ciascuna ghiandola è annidata tra il rene, il diaframma e le principali arterie e vene della parete posteriore della cavità addominopelvica. Il surrene è diviso in una zona corticale esterna e una midollare interna.

Zona corticale del surrene

• Suddivisa in tre fasce, ognuna delle quali produce un tipo di ormone.
• Zona glomerulare esterna: Produce mineralcorticoidi che regolano il metabolismo dei minerali (sodio e potassio). Aldosterone.
• Zona fascicolata intermedia: Produce i glucocorticoidi. Cortisone.
• Zona reticolata interna: Produce gli androgeni. Testosterone.

Asse ipotalamo-ipofisi-surrene

A livello dei nuclei ipotalamici viene prodotto l’ormone di rilascio della corticotropina (CRH), il quale stimola l’ipofisi a produrre ACTH. L’ACTH agisce sui surreni determinando la produzione di cortisolo e corticosterone.

• Feedback negativo: La produzione di cortisolo determina la riduzione di CRH e ACTH.

Il capostipite di tutti gli ormoni prodotti dal surrene è il colesterolo. Esso è fondamentale perché ha funzione strutturale per le membrane cellulari e di sintesi degli ormoni surrenali. Una scarsa disponibilità di colesterolo può portare a problematiche gravi, ma siccome il colesterolo può essere prodotto anche dal corpo è difficile averne una carenza. Il colesterolo entra nelle regioni cellulari del surrene e, con una serie di conversioni, viene trasformato nei vari ormoni. Nelle vie di produzione ci sono dei punti di interscambio:

• Colesterolo → progesterone → corticosterone → aldosterone.
• Colesterolo → cortisolo → cortisone.
• Colesterolo → androstenedione → testosterone.

Aldosterone: Ormone chiave nella regolazione della pressione arteriosa. L’ormone consente di riassorbire sodio e acqua, provocando un aumento del LEC plasmatico e dunque aumento di pressione. In molte persone questa regolazione non è molto fine, per cui a volte la stimolazione di aldosterone avviene anche quando non è necessario.