Endocrinologia

Endocrinologia

L’etimologia del termine deriva dal greco: endòs (dentro) e krinòs (secrezione). L'endocrinologia è lo studio dell’anatomia, fisiologia e patologia del sistema endocrino, costituito da tutte le ghiandole a secrezione interna, cioè organi che producono sostanze e riversano il loro secreto all’interno del circolo sanguigno.

Tipi di ghiandole

Nell’organismo umano sono presenti ghiandole a secrezione:

• Endocrina, riversano il loro secreto nel torrente circolatorio.
• Esocrina, riversano il loro secreto direttamente in altri distretti anatomici (es. pancreas esocrino) o addirittura al di fuori dell’organismo (es. ghiandole sudoripare).
• Mista, producono molecole che vengono all'esterno (es. le ghiandole sudoripare) oppure riversano in cavità che comunicano con l'esterno (es. le ghiandole salivari o la parte esocrina del pancreas).

Esempi di ghiandole esocrine:

• Ghiandole salivari: producono la saliva nella cavità buccale che comunica con l’esterno.
• Ghiandole sudoripare: producono il sudore che viene riversato all’esterno.
• Pancreas esocrino: produce gli enzimi pancreatici immessi nell’intestino, che è un organo che comunica con l’esterno.

Ghiandole endocrine

La ghiandola endocrina ha origine epiteliale (deriva dall’epitelio) e produce ormoni, molecole biologicamente attive, le quali vengono liberate direttamente nel sangue e grazie ad esso raggiungono gli organi bersaglio. Gli ormoni entrano nel sangue e svolgono un’azione peculiare e caratteristica, infatti raggiungono una determinata cellula o organo bersaglio.

Principali ghiandole del sistema endocrino

• Ipotalamo
• Ipofisi: una piccolissima ghiandola endocrina che si trova nella sella turcica, posizionata alla base del cervello.
• Tiroide
• Paratiroidi: si trovano nella zona anteriore del collo, localizzate posteriormente alla tiroide. Sono quattro, due poste superiormente e due inferiormente. Regolano il metabolismo fosfo-calcico.
• Pancreas: è una ghiandola mista; la porzione esocrina produce enzimi pancreatici, la porzione endocrina produce l’insulina.
• Ghiandole surrenali: sono ghiandole pari, poste superiormente al rene; si evidenzia una porzione corticale, dove vengono prodotti glucocorticoidi, e una midollare, dove vengono prodotti mineralcorticoidi; producono ormoni per la regolazione della pressione arteriosa e la glicemia.
• Gonadi: ovaio e testicolo.

Ormoni

Il termine “ormone”, dal greco ormào, significa “mettere in movimento”: è un messaggero chimico, in grado di trasmettere segnali a una cellula specifica, la sua cellula bersaglio. Vengono secreti dalle ghiandole endocrine e funzionano con un meccanismo analogo a quello della chiave nella serratura: quindi la chiave (ormone) entra solo e unicamente nella sua specifica serratura (cellula bersaglio). In sintesi: agisce solo quando trova la sua cellula bersaglio.

Modalità d'azione degli ormoni

• Azione endocrina (modello chiave-toppa): è quel tipo di secrezione che si stabilisce tra una cellula nervosa e una cellula endocrina. La ghiandola ipofisaria rappresenta il tramite più importante che ci consente di comunicare con l’ambiente esterno, poiché la corteccia cerebrale riceve tutte le informazioni dall’ambiente esterno, e le convoglia verso l’ipotalamo, struttura nervosa che prende direttamente contatti con l’ipofisi, la quale potrà reagire di conseguenza, andando a modulare la capacità funzionale delle altre ghiandole endocrine in base allo stimolo proveniente dall’ambiente esterno. Per esempio, tutte le forti emozioni, condizioni di stress o di emergenza vengono mediate dal cervello, e poi dall’ipofisi che prende contatti con il surrene, la quale produce ormoni che preparano l’individuo a superare quel momento di difficoltà o di stress.
• Azione autocrina: l’ormone agisce sulla stessa cellula che lo produce, senza ovviamente entrare nel circolo sanguigno. Ad esempio: le piastrine del sangue, che oltre alla loro funzione dal punto di vista ematologico, producono delle molecole ormonali, tra cui il fattore di crescita delle piastrine, e tale fattore agisce poi sulla stessa piastrina.
• Azione paracrina: l’ormone agisce su una cellula vicina alla cellula che lo produce. L’ormone prodotto non va nel sangue, ma nell’interstizio (spazio che divide una cellula dall’altra), inoltre avrà la capacità di modulare la funzione della cellula nelle immediate vicinanze. Ad esempio: nel pancreas, le isole di Langerhans, formate dalle cellule α, e β, producono rispettivamente glucagone e insulina; secondo questo principio la cellula β che produce insulina, avrà la capacità di regolare la funzione della cellula α vicino, e quindi di regolare la secrezione di glucagone, e viceversa.

Classificazione degli ormoni

Gli ormoni in base alla loro struttura chimica possono essere classificati in tre gruppi:

• Ormoni proteici o peptidici: ormoni che derivano da proteine. Sono idrosolubili e possono circolare liberamente senza essere veicolati da nessuna proteina. Una volta raggiunto l’organo bersaglio, si legano ai recettori presenti esclusivamente sulla membrana. Nella secrezione gli ormoni peptidi vengono conservati in granuli secretori; hanno una vita plasmatica breve (pochi minuti). La sintesi avviene a partire da un pro-ormone da cui matura poi l’ormone definitivo. A questa categoria appartengono: GH, TSH, PRL, LH, FSH, ACTH, paratormone, insulina.
• Ormoni steroidei: sono di natura lipidica. Sono liposolubili e necessitano per il loro trasporto di proteine di trasporto. Una volta raggiunto l’organo bersaglio, entrano all’interno della cellula e si legano ai recettori presenti nel nucleo; hanno una vita plasmatica più lunga (pochi giorni). La sintesi avviene a partire da un precursore uguale per tutti, il colesterolo. Sono gli ormoni prodotti dal surrene e dalla gonade maschile (testicolo) e femminile (ovaio), quindi glucocorticoidi, mineralcorticoidi, androgeni ed estrogeni.
• Ormoni derivati da amminoacidi: sono composti chimici derivati dalla modificazione degli amminoacidi, con caratteristiche comuni ai neurotrasmettitori. Sono caratterizzati da un’emivita brevissima, perché essendo molto potenti come mediatori, vengono prodotti e successivamente degradati.

L’interazione tra ormone e recettore è quindi specifica: l’ormone riesce ad attivare solo e unicamente il suo specifico recettore. Se avviene una modificazione nell’ormone o nel recettore, che determina l’impossibilità di interazione tra le due molecole, non vi può essere l’attivazione della trasduzione del segnale che l’ormone porta alla cellula bersaglio.

Recettori degli ormoni

• Recettore trans-membrana: sono i recettori per gli ormoni proteici o peptidici. L’azione di un ormone proteico/peptidico è molto veloce. Modalità d’azione: l’ormone (1° messaggero) interagisce con recettori a livello della membrana cellulare, definiti recettori trans-membrana. Ciò determina l’attivazione dell’enzima adenilciclasi, che porta alla formazione di cAMP (adenosin-3-5-monofosfato ciclico) dall’ATP cellulare. Il cAMP (2° messaggero) funziona da mediatore intracellulare, poiché attiva l’enzima proteinchinasi che determina la fosforilazione di molecole proteiche enzimatiche e non, con notevoli modificazioni morfologiche e funzionali delle cellule. Il cAMP, assieme al calcio Ca²⁺, regola l’espressione genica e le funzioni metaboliche di sopravvivenza della cellula. La presenza di giunzioni serrate tra le membrane plasmatiche di cellule bersaglio adiacenti favorirebbe il passaggio intercellulare di cAMP, facilitando così la diffusione dello stimolo e coordinando la risposta cellulare.
• Recettori intracellulari: sono i recettori per gli ormoni steroidei. L’azione di un ormone steroideo è molto più lenta (esplicata in più giorni), perché i recettori non si trovano sulla membrana, ma sono intracellulari, cioè si trovano all’interno del nucleo cellulare. Modalità d’azione: l’ormone steroideo viaggia nel torrente circolatorio; una volta giunto alla cellula bersaglio, penetra attraverso la membrana cellulare nel citoplasma, dove interagisce con un recettore citoplasmatico, attivandolo, cioè inducendo in esso una modificazione strutturale tale da permettere il passaggio del complesso ormone-recettore nel nucleo. Qui il complesso si lega al DNA, determinando la trascrizione di una parte di esso con il meccanismo dell’attivazione dei geni. L’RNA messaggero trascritto migra nel citoplasma e induce la sintesi di proteine specifiche, responsabili dell’effetto caratteristico dell’ormone.

Ghiandole del sistema endocrino

Il sistema endocrino è prevalentemente controllato dall’ipotalamo, che agisce direttamente sull’ipofisi anteriore e posteriore. Tutte le ghiandole su cui il sistema ipotalamo-ipofisi agisce sono caratterizzate dalle stesse proprietà: prive di dotti escretori e riccamente vascolarizzate da una sviluppata rete di capillari, per lo più di tipo sinusoidale. Le ghiandole possono essere classificate in base alla natura chimica degli ormoni prodotti:

• Corticale, surrenale, gonadi: ghiandole a secrezione steroidea.
• Ipofisi anteriore: ghiandole a secrezione proteica/glicoproteica.
• Midollare del surrene: ghiandole secernenti catecolammine.
• Tiroide: ghiandole secernenti sostanze iodate.
• Paratiroidi, isolotti pancreatici, cellule C della tiroide: ghiandole secernenti polipeptidi a catena breve.

Ipotalamo

L’ipotalamo svolge due funzioni:

• Controllo del sistema nervoso, per il mantenimento dell’omeostasi dell’organismo: coordina le attività autonome, la composizione dei fluidi corporei, regola la pressione sanguigna, la temperatura, il metabolismo energetico, la funzione riproduttiva, i fattori come lo stress, la fame, la sete, l’equilibrio idrico-salino, il ciclo sonno-veglia, le funzioni vegetative, ecc.
• Regola e controlla il sistema endocrino: controlla tutti gli organi endocrini periferici con la produzione di fattori di rilascio che agiscono direttamente sull’ipofisi, stimolandone o inibendone la produzione di ormoni, così da garantire una corretta omeostasi all’organismo.

Nell’ipotalamo sono situati raggruppamenti di cellule nervose, nei cui pirenofori vengono prodotte sostanze di tipo ormonale, e vengono definiti nuclei neurosecernenti e il materiale da essi prodotto viene chiamato neurosecreto. Si distinguono due gruppi principali di nuclei neurosecernenti:

• Nuclei magni-cellulari: sono rappresentati dal nucleo sopra-ottico, posto al di sopra del chiasma dei nervi ottici e dal nucleo para-ventricolare, in corrispondenza del terzo ventricolo. I neuroni di questi nuclei producono l’ossitocina e la vasopressina (o ormone antidiuretico), trasportati lungo i loro assoni e secreti dalle terminazioni nervose che si trovano nella neuroipofisi; l’ossitocina stimola la contrazione della muscolatura uterina durante il parto, e favorisce la produzione di latte. La vasopressina agisce sulle cellule dei tubuli distali e dotti collettori del rene, di cui aumenta la permeabilità all’acqua, favorendone il riassorbimento.
• Nuclei parvi-cellulari: sono situati in varie sedi dell’ipotalamo. I neuroni che li costituiscono producono sostanze attive di natura polipeptidica, chiamate ormoni di rilascio (RH) che agiscono sulle cellule dell’adenoipofisi e ormoni inibitori (IH). Gli ormoni di rilascio per l’adenoipofisi: l’ipotalamo produce ormoni trofici, prodotti solo ed esclusivamente a livello ipotalamico; dopo essere state prodotte, entrano nel circolo del sistema portale ipotalamo-ipofisi, giungendo all’adenoipofisi, stimolandola nella produzione di tropine, che a loro volta stimolano le varie ghiandole endocrine a produrre ormoni. Queste tropine vengono distinte e classificate in base alla loro natura e alla funzione cui sono preposte:

1. TRH, è l’ormone trofico che stimola l’adenoipofisi a produrre TSH (tireotropina), che induce la tiroide a produrre T3 e T4.
2. CRH, è l’ormone trofico che stimola l’adenoipofisi a produrre ACTH (corticotropina), che induce la produzione ormonale nel surrene di cortisolo, aldosterone e steroidi sessuali (in misura molto minore nella donna, perché l’80% degli ormoni sessuali viene prodotto dall’ovaio; nell’uomo in misura ancora più ridotta, perché il 95% degli ormoni sessuali viene prodotto dal testicolo).
3. GHRH, GHIH: sono gli ormoni trofici che stimolano/inibiscono l’adenoipofisi a produrre GH (somatotropina), che induce principalmente la produzione ormonale nel fegato, in cui viene prodotto l’IGF, che stimola l’accrescimento osseo.
4. PRH, PIH: sono gli ormoni trofici che stimolano/inibiscono l’adenoipofisi a produrre PRL (prolattina), che stimola la secrezione di latte nella ghiandola mammaria.
5. GNRH: è l’ormone trofico che stimola l’adenoipofisi a produrre FSH e LH, le gonadotropine, i quali inducono la produzione ormonale degli steroidi sessuali da parte di testicolo e ovaio:
   • Nella donna l’FSH stimola la follicologenesi, mentre l’LH stimola lo scoppio del follicolo, inducendo l’ovulazione (se non c’è LH la donna non ovula).
   • Nell’uomo l’FSH stimola la spermatogenesi, cioè la produzione di spermatozoi, mentre l’LH stimola la produzione di androgeni (testosterone e aldosterone).

A livello dell’ipofisi, il controllo del rilascio di PRL e TSH è duplice. L’ormone rilasciato dalla PRL è la dopamina (PRH, PIH), una catecolammina che agisce sul sistema nervoso simpatico. Quando si ha un blocco della produzione di dopamina, però si ottiene anche un effetto limitante sul TRH: questo non solo va a determinare un incremento della prolattina, ma anche dei valori di TSH. Quando si somministrano farmaci che interferiscono con la dopamina, si ottiene un effetto negativo anche sulla tiroide, per cui non sempre un aumento del TSH è associabile a una disfunzione tiroidea, ma al contrario potrebbe essere associato all’uso di farmaci antidopaminergici, che facilitano la digestione.

Ormoni di inibizione

• SHRIH, ormone inibente l’ormone della crescita.
• MIF, fattore inibente i melanociti.
• PIF, fattore inibente la prolattina.

Ipofisi

È una ghiandola endocrina, detta anche ghiandola pituitaria, posta al di sotto dell’ipotalamo ed è accolta nella fossa ipofisaria dello sfenoide, detta “sella turcica”, che si trova inferiormente al chiasma ottico. L’ipofisi presenta due porzioni distinte: l’adenoipofisi (ipofisi anteriore) e la neuroipofisi (ipofisi posteriore). La modalità con cui i fattori di rilascio ipotalamici arrivano nelle due porzioni è differente, poiché l’ipotalamo e ipofisi sono collegati mediante: un sistema vascolare, sistema portale ipotalamo-adenoipofisi e un sistema nervoso, sistema ipotalamo-neuroipofisi:

• Ipotalamo-adenoipofisi: i fattori di rilascio arrivano all’adenoipofisi mediante un sistema portale, cioè una doppia rete capillare, che consente la circolazione di questi fattori dall’ipotalamo all’ipofisi anteriore.
• Ipotalamo-neuroipofisi: i fattori di rilascio arrivano alla neuroipofisi mediante fibre nervose, che connettono l’ipotalamo con la porzione posteriore dell’ipofisi, così che vi sia il rilascio dei fattori prodotti a livello dell’ipotalamo.

La funzione ipofisaria non è regolata solo da queste tropine: il rilascio delle tropine è influenzato da stati emotivi, che vengono elaborati dalla neocorteccia, si ha una regolazione della produzione di ammine, che stimolano determinate strutture del sistema nervoso a indurre la produzione di tropine a livello ipofisario. Queste ammine sono rilasciate dal sistema nervoso (precisamente dalla neocorteccia) e una volta giunte all’ipotalamo controllano e mediano il rilascio di tropine da parte dell’adenoipofisi. Le tropine sono quindi influenzate da diversi fattori che provengono dalla neocorteccia e sono in grado di stimolare o inibire il loro rilascio; questi fattori sono:

• Formazione reticolare attivatrice (ciclo sonno-veglia).
• Talamo (percezione del dolore).
• Sistema limbico (percezione di emozioni, come paura, rabbia, e sensi, come l’olfatto).
• Sistema visivo (percezione visiva).

Neuroipofisi

Fattori di rilascio per la neuroipofisi: i corpi delle cellule neurosecernenti ipotalamiche secernono due ormoni, l’ossitocina e la vasopressina (ADH), che vengono successivamente accumulati in vescicole e inviati alla neuroipofisi attraverso i fasci nervosi che collegano l’ipotalamo all’ipofisi posteriore.