Endocrinologia

Endocrinologia

L’endocrinologia è una branca della scienze biologiche che riguarda l’azione degli ormoni e gli

organi in cui gli ormoni si formano. Il funzionamento di un organismo è reso possibile da sistema

nervoso (coordina risposte rapide e precise), endocrino (controlla l’attività a lunga durata) e

sistema immunitario; il sistema nervoso ed endocrino sono strettamente collegati, perché

ipotalamo e ipofisi (ghiandola endocrina divisa in neuroepofisi posteriore, adenoipofisi anteriore

collegata all’ipotalamo tramite vie ematiche, ipofisi intermedia), che fanno parte del SNC, tengono

sotto controllo moltissimi ormoni. L’endocrinologia studia gli ormoni, i recettori e i segnali

intracellulari che provocano. Nell’organismo ci sono ghiandole endocrine che secernono ormoni,

ma questi vengono prodotti anche da miotici atriali, cellule epiteliali dello stomaco e epiteliali

intestinali. Tutti gli eventi fisiopatologici sono influenzati dal sistema endocrino. Tutti i maggiori

effetti fisiologici sono mediati da più ormoni che agiscono insieme.

Gli ormoni sono tanti ed è importante sapere la loro concentrazione in relazione alla funzionalità.

Sono prodotti in quantità basse (picomoli) e si condizionano tra di loro, quindi l’equilibrio

ormonale è molto delicato, perché quando si squilibra un ormone le conseguenze si percuotono

anche sugli altri.

Comunicazione intercellulare: i segnali fisiologici possono essere elettrici (sono costituiti dalla

variazione del potenziale di membrana e sono trasportati dalle fibre nervose fino alle cellule

bersaglio, dove si trasformano poi in segnale chimico) o chimici (es ormoni che vanno in circolo e

arrivati alle cellule bersaglio svolgono il loro compito).

I mezzi di comunicazione tra le cellule sono: -gap junctions⇾ ponti citoplasmatici

tra cellule adiacenti, conseguenti alla formazione di canali proteici costituiti da

proteine (connessine) transmembrana che si uniscono e formano il connessone,

sono molto presenti a livello del sistema cardiaco;

-segnali dipendenti dal contatto intercellulare⇾ il contatto avviene mediante le

CAM (molecole di adesione cellulare), che fungono da recettori nell’ambito della

comunicazione intercellulare. Le CAM possono trasferire i segnali in entrambi i

versi. Es N-CAM (sulle cellule nervose durante lo sviluppo), integrine (nelle

giunzioni cellula-matrice), selectine (adesione cellula-cellula temporanee).

-comunicazione locale⇾ si distinguono segnali paracrini, quando la molecola

secreta da una cellula agisce sulle cellule nelle immediate vicinanze, oppure

autocrini, quando il segnale chimico agisce sulle stesse cellule che lo hanno

secreto.

-comunicazione a lunga distanza⇾ sistema endocrino che

produce ormoni, i quali vanno in circolo e arrivano fino ai

recettori, se le cellule non hanno il recettore non accade

nulla, se è presente il recettore specifico, invece, si ha una

risposta, ad esempio l'insulina; sistema nervoso manda un

segnale elettrico, che viaggia lungo la fibra nervosa e poi

diventa chimico quando arriva al bersaglio; neuroormoni Sistema endrocrino

quando i neuroni rilasciano un neuroormone che va in circolo

e si comporta come gli ormoni prodotti dalle ghiandole

endocrine, può avere diverse intensità.

Neurotrasmettitore Neuroormone

Vie di traduzione dei segnali: il segnale chimico (ligando) si lega a una proteina recettore e questo

legame provoca l’attivazione di altre molecole all’interno della cellula, che a sua volta porta la

sintesi di nuove proteine o la modificazione di proteine già presenti. Ad esempio l’insulina

modifica gli enzimi bersaglio, stimola la glicogenosintasi.

Le molecole segnale possono essere: -lipofobe⇾ non possono entrare nella membrana cellulare e

devono trovare il loro recettore all’esterno, quindi sulla membrana cellulare esterna c’è il recettore

che lega la molecola; danno una risposta rapida (millisecondi), perché vengono immagazzinate in

vescicole e vengono usati quando sono necessari.

-lipofile⇾ possono attraversare la membrana, il recettore sarà a livello citoplasma o superano la

membrana del nucleo e qui trovano il recettore; danno un risposta lenta (ore) perché non possono

essere immagazzinate in vescicole, quindi sono prodotti al momento.

Una volta che l’ormone ha svolto la sua funzione, si stacca e termina il suo effetto.

Tipi di recettori: -canale controllato da ligando⇾ si apre quando il

ligando si lega al sito di legame, che è specifico, un esempio è

l’acetilcolina;

-recettore unito tramite proteine alla regione enzimatica interna

alla cellula⇾ quando viene attivato fa produrre le proteine, si

trovano nella membrana o nel citoplasma, es insulina;

-recettore accoppiato a proteina G (costituita da 3 subunità)⇾ la

proteina G fa attivare l’adenilato ciclasi e si forma AMPc,

meccanismo usato da molti ormoni proteici, oppure possono

attivare la fosfolipasi C, che dà luogo alla formazione di IP3 e DAG;

si trovano nella membrana.

Amplificazione del segnale: nell’organismo è importante mantenere

l’omeostasi. Un piccolo segnale può provocare un notevole effetto e

questo permette un risparmio energetico, grazie alla cascata segnale

innescata da una sola molecola.

Il ligando si lega al suo recettore e attiva le proteine, l’attivazione provoca

la stimolazione degli enzimi amplificatori (adenilato ciclasi-formazione di

AMPc, guanilato ciclasi-formazione di GMPc, fosfolipasi C-agisce su

fosfolipidi di membrana e provoca la formazione di IP3, che fa aumentare

la concentrazione di calcio, e DAG), che provocano a loro volta

l’attivazione di secondi messaggeri e provocano l’attivazione della cellula,

agendo su canali ionici, attivando enzimi o aumentando la concentrazione

di calcio intracellulare.

Meccanismi enzimi amplificatori: -adenilato ciclasi⇾ provoca la formazione di AMPc, che apre i

canali o fosforila le proteine;

-guanilato ciclasi⇾ provoca la formazione di GMPc, che apre i canali o fosforila le proteine;

-fosfolipasi C⇾ agisce sui fosfolipidi di membrana e provoca la formazione di IP3, che modifica

l’attività enzimatica o provova l’esocitosi e l’apertura di canali e fa aumentare la concentrazione di

calcio, e DAG, che portano alla fosforilazione di proteine.

I recettori possono trovarsi all’esterno della cellula sulla membrana o all’interno, ma sono in

numero limitato e quindi si possono saturare o possono variare il loro numero con up-regulation

(aumento del numero di recettori per far legare tutto l’ormone presente; può dipendere anche da

altri ormoni presenti, come nel caso dell’ossitocina, che stimola le contrazioni del miometrio

durante il parto solo se sono stati presenti prima gli estrogeni, che hanno provocato un up-

regulation per i recettori dell’ossitocina) o down-regulation (diminuisco il numero di recettori o

l’affinità di legame, es insulina). L’organismo, quindi, è in grado di agire in base alle sue necessità.

L’omeostasi dell’organismo è un sistema di controllo e viene mediato dal sistema nervoso,

endocrino o entrambi. Ci sono delle differenze tra i due sistemi: infatti il controllo endocrino

rispetto al nervoso è meno specifico, usa solo segnali chimici, i riflessi sono lenti (i riflessi

neuroendocrini, come l’ossitocina, sono una via di mezzo), la durata d’azione è maggiore (tutte le

funzioni a lungo termine sono sono il sistema endocrino, es metabolismo-ormone tiroideo,

riproduzione-cicli estrali), la codificazione dell’intensità dello stimolo comporta la liberazione di

una maggiore quantità di ormone (questo non funziona per le fibre nervose, che possono lavorare

con una frequenza maggiore, ma l’ampiezza è sempre uguale).

I riflessi possono, quindi, essere nervoso o endocrino puro o neuroendocrino (con diverse

intensità).

Effetti regolatori degli ormoni: ci sono cellule che monitorano i parametri fisiologici dell’organismo

e mandano le informazioni alle cellule che integrano la risposta, che producono l’ormone o

mandati agli org effettori e creando una catena di eventi.

Ci sono diversi ormoni che regolano riproduzione, crescita e sviluppo, mantenimento

dell’ambiente interno e riproduzione, utilizzo e immagazzinamento dell’energia. Gli ormoni della

riproduzione sono quelli che permettono il dimorfismo sessuale già dall’inizio e può essere

anatomico, funzionale e comportamentale. Tutti gli ormoni sessuali sono presenti in entrambi i

sessi ed entrambi i sessi hanno recettori per tutti gli ormoni, la differenza sta nella quantità e il

modo in cui vengono prodotti e secreti.

Nella crescita e sviluppo ci sono ormoni peptidici, steroidei, catecolamine, tiroidei e sono

funzionali sia per le normale crescita che per una limitazione di essa.

Il mantenimento dell’ambiente interno è importante per l’omeostasi, gli ormoni regolano fluidi

corporei, elettroliti, pressione sanguigna, frequenza cardiaca, equilibrio acido-base, temperatura,

massa ossea, massa muscolare, massa grassa (ormoni prodotti dagli adipociti).

Per quanto riguarda la produzione, l’utilizzo e l’immagazzinamento dell’energia si diversificano

anabolismo e catabolismo: l’anabolismo prevede l’immagazzinamento delle sostanze, agisce

l’ormone insulina che aumenta le riserve di glicogeno e grasso e agisce anche su lipidi e proteine;

il catabolismo prevedere l’utilizzo di sostanze, l’ormone glucagone mobilizza riserve di glicogeno,

amminoacidi, acidi grassi.

ormoni tropici,

Esistono definiti ovvero ormoni che regolano la produzione di un ormone da parte

di un’altra ghiandola endocrina e stimolano e mantengono i tessuti bersaglio. Es l’adenoipofisi

produce TSH che agisce sulla tiroide e fa sì che questa produca gli ormoni tiroidei. Il TSH è

tropico nei confronti della tiroide, perché se non c’è questa si atrofizza, mentre l’ormone tiroideo

agisce sulle cellule bersaglio, quindi non è tropico.

Gli ormoni sono quindi messaggeri chimici secreti da ghiandole endocrine, cellule endocrine

isolate, neuroni e cellule del sistema immunitario e vanno al torrente circolatorio, ma gli ecto-

ormoni (feromoni) sono un’eccezione, perché non vanno in circolo, in quanto sono prodotti sulla

superficie cutanea e vanno all’esterno e servono per informare gli altri individui della stessa

specie.

Sistemi di comunicazione cellulare: -sistemico⇾ l’ormone viene

prodotto all’interno della cellula stimolata, entra nel circolo sanguigno

e raggiunge le cellule bersaglio, si attacca ai recettori e si ha una

risposta. Se è un ormone proteico può essere immagazzinato in

vescicole nelle cellule di una ghiandola endocrina, mentre gli ormoni

steroidei vengono prodotti solo al momento;

-paracrino⇾ la distanza tra la cellula di secrezione e la cellula target è

molto ridotta, es testosterone viene prodotto dalle cellule di Leydig

del testicolo e agisce sugli spermatogoni;

-autocrino⇾ le cellula secernente l’ormone e la cellula target sono la

stessa cosa, es prostaglandine;

-neurotrasmettitori⇾ acetilcolina e noradrenalina vengono rilasciate

dalle cellule nervose, ma si possono comportare anche come ormoni

paracrini. Sistema ipotalamico-ipofisario (es I tipo di sistema di

comunicazione-sistemico): l’ipotalamo produce dei fattori di

rilascio degli ormoni, che entrano nel circolo portale ipotalamo-

ipofisario e arrivano nelle cellule dell’adenoipofisi, che a loro volta

producono gli ormoni, i quali vanno al circolo sistemico e

raggiungono le cellule target.

Sistema autocrino: prostaglandine rilasciano un ormone che ha

il recettore sulla cellula stessa.

Gli ormoni esercitano la loro azione a concentrazioni (picomoli o nanomoli) molto basse, perché la

loro attività è finemente regolata; si legano alle cellule bersaglio e danno una risposta di tipo

biochimico. Uno stesso ormone può agire su diversi tessuti, esercitare effetti diversi nei tessuti (es

adrenalina ha recettori e oppure può non provocare effetti in alcune cellule. Inoltre l’attività

)

degli ormoni deve avere durata limitata.

Caratteristiche della funzione endocrina: -una singola ghiandola endocrina può produrre ormoni

diversi;

-un singolo ormone può essere secreto da più di una ghiandola endocrina, es somatostatina viene

prodotta a livello ipotalamico, dalla corticale del surrene o anche dal pancreas;

-un singolo ormone ha più di un tipo di cellule bersaglio=stessa chiave, diverse serrature;

-può succedere che la velocità di secrezione varia in modo ciclico nel tempo, perché c’è una

coordinazione temporale delle varie funzioni del corpo, es ormoni sessuali che regolano i cicli

estrali o cortisolo;

-un singolo tipo di cellula bersaglio può essere influenzata da più di un ormone;

-lo stesso messaggero chimico può agire sia da ormone, sia da neurotrasmettitore, es

noradrenalina neurotrasmettitore del sistema nervoso simpatico o prodotta dalla midollare del

surrene;

-alcuni organi hanno esclusivamente funzione endocrina, come la tiroide, altri no.

Poiché gli effetti degli ormoni sono proporzionali alla loro

concentrazione ematica, le concentrazioni degli ormoni

devono essere regolate secondo le esigenze omeostatiche,

quindi l’effetto dipende dalla quantità di ormone presente e

dalla quantità dei recettori.

La concentrazione plasmatica dell’ormone biologicamente

attivo dipende a sua volta da: funzionalità della ghiandola

endocrina che secerne l’ormone; ormoni lipofili legati a

proteine plasmatiche non sono attivi; ormoni liberi che

vanno alle cellule bersaglio e provocano una risposta

fisiologica, se è in eccesso viene metabolizzato nel fegato o

in altri tessuti e può essere riattivato o escreto nell’urina.

Classificazione degli ormoni: gli ormoni si possono classificare in base a: -sede di produzione;

-rilascio controllato dall’encefalo o meno;

-tipo di recettore⇾ recettore accoppiati a proteine G, a tirosina chinasi o intracellulari;

-struttura chimica⇾proteine, steroidei, aminici. Gli ormoni proteici sono formati da aa in catene di

lunghezza variabile e comprendono la maggior parte degli ormoni di ipotalamo, ipofisi, epifisi,

pancreas. Gli ormoni steroidei sono lipidi neutri derivati dal colesterolo e comprendono ormoni

secreti dalla corticale del surrene (mineralcorticoidi come aldosteone, glicocorticoidi come il

cortisolo, ormoni sessuali), dalle gonadi e dalla placenta (ormoni sessuali). Gli ormoni amminici

derivano dalla tirosina e comprendono ormoni di tiroide e della midollare del surrene, quindi sono

adrenalina, noradrenalina, tiroxina e ormone tiroideo.

Tutti gli ormoni hanno alcune caratteristiche uguali: sono presenti in circolo a basse

concentrazioni; essendo in quantità minime devono essere indirizzati al sito d’azione mediante

meccanismi specifici, ovvero i recettori specifici attirano gli ormoni sugli organi target; il rilascio

dell’ormone può avvenire in una circolazione ristretta, es sistema portale ipotalamo-ipofisario; la

diffusione può essere diretta verso siti adiacenti; la sintesi dell’ormone può avvenire localmente da

precursori presenti in circolo.

Confronto ormoni peptidici, steroidei e aminici: ormoni peptidici e aminici possono essere

sintetizzati preventivamente e immagazzinati in vescicole, mentre gli ormoni steroidei vengono

sintetizzati nel momento in cui arriva lo stimolo. Ormoni peptidici e catecolamine presentano:

rilascio delle cellule per esocitosi, per il trasporto in circolo vengono disciolti nel plasma, hanno

emivita più breve, la sede del recettore si trova sulla membrana cellulare, la risposta al legame

recettore-ligando prevede l’attivazione di sistemi di secondi messaggeri (i peptidici possono

anche attivare la trascrizione), la risposta generale del segnale porta modificazioni di proteine

esistenti e per i peptidi anche l’induzione di nuova sintesi proteica.

Ormoni steroidei e tiroidei presentano: rilascio delle cellule per diffusione semplice, per il trasporto

in circolo sono legati a proteine di trasporto, hanno emivita lunga, la sede del recettore si trova nel

nucleo principalmente (per ormoni steroidei anche nel citoplasma e alcuni anche sulla membrana),

la risposta al legame recettore-ligando prevede per gli ormoni steroidei l’attivazione della

trascrizione e la traduzione genica, mentre per gli ormoni tiroidei l’attivazione di geni per

trascrizione e traduzione, la risposta generale del segnale porta l’induzione della sintesi di nuove

proteine. Esempi: ormoni peptidici insulina, paratormone; steroidei estrogeni, androgeni, cortisolo,

aldosterone; catecolamine adrenalina e noradrenalina; ormoni tiroidei tiroxina.

Caratteristiche di solubilità: dal punto di vista chimico tutti gli ormoni proteici e le catecolamine

sono idrofili e lipofobi, quindi hanno solubilità diversa dagli ormoni steroidei e tiroidei, che invece

sono lipofili e idrofobi. Gli ormoni idrofili hanno il sito recettoriale sulla superficie della cellula,

mentre i lipofili all’interno della cellula; ormoni idrosolubili non richiedono mezzi di trasporto, i

liposolubili sì, tranne l’aldosterone.

Proteine di trasporto: possono essere di due tipi: albumine, proteine generiche; globuline, proteine

specifiche per tiroxina, corticosteroidi, testosterone-estrogeni. Solo l’ormone non legato al carrier

(proteina) può entrare nelle cellule. Queste proteine hanno determinate caratteristiche: influenzano

la velocità di clearance (epurazione) degli ormoni; hanno capacità di legame molto elevate rispetto

alla concentrazione fisiologica, quindi sono in grado di legare l’ormone anche se è poco; la

velocità di produzione di un ormone è determinata dal livello di ormone libero (non legato a

proteine) aumenti o diminuzioni delle proteine di trasporto non influenzano i