Fisiologia degli organi e degli apparati

28/02 Fisiologia 2

Sistema endocrino

Il sistema endocrino è un sistema di comunicazione tra cellule che usa queste cellule, ghiandole endocrine. Strutture comunicano fra loro e interagiscono anche con tessuti non endocrini grazie a sostanze dette ormoni.

Una ghiandola è sempre costituita da più cellule, una cellula è un'unità unica. Nel sistema endocrino ci sono anche cellule singole che sono sparse in tessuti non endocrini.

Le grosse ghiandole sono:

• Ghiandole surrenali
• Ipofisi
• Tiroide
• Pancreas (contiene cellule endocrine)
• Ovaie e testicoli

Le ghiandole endocrine producono ormoni.

Che cos’è un ormone?

È una sostanza secreta in piccole quantità da cellule endocrine specializzate o ghiandole endocrine che agisce su cellule di tessuto bersaglio interagendo con recettori specifici e producendo così una risposta biologica detta ‘effetto’.

Gli ormoni vengono secreti in piccola quantità perché ne basta veramente pochissima quantità per avere una risposta. L'ormone va a contatto con tutti i tessuti del nostro corpo, però agisce solamente su alcuni, i tessuti bersaglio. I tessuti bersaglio esprimono un recettore specifico per quell’ormone. I recettori sono proteine di membrana a cui l’ormone si attacca. Una volta attivato il recettore si avrà poi l'effetto.

Gli ormoni vengono secreti nel sangue, prodotti e riversati nel sangue. Questo tipo di secrezione è detta ‘secrezione endocrina’. Nel nostro corpo esiste un altro tipo di secrezione detta ‘secrezione esocrina’.

Una secrezione esocrina è una sostanza chimica che viene liberata, secreta, al di fuori dell'organismo. Es: sudore o sostanze presenti nei lumi di organi cavi in comunicazione con l’esterno, come l’esofago.

Il sangue, irrorando tutti gli organi, porta l'ormone a tutte le cellule, ma solo alcune avranno il recettore specifico per quel determinato ormone. Se l’ormone trova il recettore quella cellula sarà detta cellula bersaglio e avremo una risposta/effetto. Se l'ormone non trova il recettore non si avrà effetto.

Nel sistema endocrino ci sono almeno 4 tipi di processi, ossia possono succedere 4 cose che coinvolgono sempre sostanze chimiche:

• Una cellula o una ghiandola endocrina che secerne ormoni (principale)
• Un neurone endocrino, cellule endocrine speciali dette neuroendocrine, che secernano neuro-ormoni, si comportano come gli ormoni normali
• Coinvolge sostanze paracrine
• Coinvolge sostanze autocrine

Cosa sono le sostanze autocrine e paracrine?

Sono sostanze chimiche che non sono ormoni perché non vengono rilasciate nel sangue, per questo non si dicono ormoni, ma vengono liberate nel liquido extracellulare.

Le sostanze autocrine trovano il recettore sulla cellula che le ha prodotte.

Le sostanze paracrine trovano il recettore sulle cellule vicine.

Cosa sono le cellule neuroendocrine?

È una via di mezzo tra neurone e cellula endocrina. Questa cellula secerne ormoni solo quando arriva un segnale alla cellula, una scarica di potenziali d'azione elettrici. Secernano gli ormoni nel sangue, i quali si comportano come normali ormoni.

Stimoli per la secrezione ormonale

Gli ormoni non vengono secreti a caso o continuamente senza un controllo, ma solamente quando ce n’è effettivamente bisogno. Le cellule endocrine captano il bisogno tramite uno stimolo, che può essere di diversa natura:

• Stimolo nervoso (es: cellule neuroendocrine oppure adrenalina e noradrenalina secreti dalla midollare del surrene con stimolo ad opera del sistema ortosimpatico)
• Stimolo ormonale (es: ormoni adenoipofisari che stimolano ghiandole periferiche come le ovaie)
• Stimolo umorale (umore = sostanza chimica) (es: glucosio come stimolo per secernere insulina)

La cellula endocrina e neuroendocrina sono esempi di cellule eccitabili, come neurone o muscolo. Una cellula eccitabile è una cellula che in seguito ad uno stimolo dà una risposta.

Gli effetti degli ormoni

Generalmente gli ormoni hanno la funzione di regolare i processi fisiologici per mantenere l’omeostasi, equilibrio interno dall'organismo. Gli ormoni possono agire:

• Nella produzione di energia metabolica
• Possono regolare l'equilibrio idro-salino
• Possono regolare la crescita e lo sviluppo
• Controllano le funzioni riproduttive

Questi processi dipendono da più tipi di ormoni e non da uno solo.

Chimica degli ormoni

Chimicamente esistono 3 categorie di ormoni:

• Ormoni con struttura chimica derivante dagli amminoacidi, soprattutto dagli amminoacidi tirosina e triptofano, sono ormoni tiroidei, hanno anche iodio nella struttura e sono detti iodati, e catecolamine, adrenalina, noradrenalina, ecc.
• Peptidi (es: ormoni adenoipofisari)
• Steroidi (derivano dal colesterolo e sono prodotti dalla corticale del surrene, dalle ovaie, testicoli e placenta). Sono i glucocorticoidi, prodotti dalla corticale, mineralcorticoidi, prodotti dalla corticale, androgeni, prodotti dalla corticale e testicoli, estrogeni, prodotti da ovaie e placenta, e progestinici, ovaie e placenta.

La chimica ormonale è importante per conoscere il meccanismo di azione degli ormoni.

Meccanismi d'azione generali degli ormoni

Un ormone ha bisogno dell’interazione con un recettore. Il recettore può trovarsi in due posti, dipendentemente dalla liposolubilità. Gli ormoni possono essere di due tipi:

• Ormone non liposolubile (es: ormoni peptidici e catecolamine). Il recettore sarà sulla parete della membrana, causa doppio strato fosfolipidico.
• Ormone liposolubile (es: ormoni steroidei e tiroxina -> un ormone tiroideo). Il recettore sarà all'interno della cellula bersaglio.

Gli ormoni non liposolubili, peptidi e catecolamine, una volta arrivati sul recettore esterno alla cellula, hanno bisogno di un secondo messaggero che porti il messaggio all'interno della cellula. Il secondo messaggero è una sostanza chimica che viene prodotta da un enzima, catalizzatori biologici, come l’adenilato ciclasi. Questi enzimi sono attivati dalla Proteina G, attivata a sua volta dal complesso ormone-recettore, ormone legato al recettore.

La regolazione degli ormoni con secondi messaggeri è veloce ed è una regolazione a breve termine.

Gli ormoni liposolubili non si sciolgono molto bene nel sangue, perciò viaggiano legati ad una proteina carrier. L'ormone si stacca dal carrier e diffonde all'interno della cellula attraversando la membrana plasmatica. Trova il suo recettore, che può essere nel citosol o dentro al nucleo. Il complesso ormone-recettore altera l'espressione genica, ossia fa sì che alcuni geni divengano silenti, non producano proteine, o ne attiva altri. In poche parole vengono prodotte proteine diverse o in differenti quantità nella cellula bersaglio.

Per l’effetto degli ormoni liposolubili bisogna attendere ore o giorni. È un meccanismo molto lento perché si altera la sintesi proteica. Si dice che sono implicati in regolazioni a lungo termine.

1 molecola di ormone fa sì che vengano prodotte grandi quantità di secondo messaggero o proteine, a seconda di casi. Per questo non serve produrre tante molecole di ormone poiché avverrà l’amplificazione del segnale, 1 molecola di ormone = tanti secondi messaggeri/proteine.

3/03 Fisiologia 2

La sostanza chimica o l'ormone che funge da stimolo per la cellula endocrina può essere coinvolto all'interno di una regolazione a feedback, retroazione.

Regolazione a feedback (retroazione)

La regolazione a feedback significa che una cellula endocrina può rilevare il suo effetto biologico, effetto dell’ormone che ha prodotto, aggiustando di conseguenza la secrezione di quello stesso ormone. La cellula produce l'ormone, rileva il suo effetto e aggiusta perciò la secrezione di tale ormone.

Es di processo di feedback: gli ormoni che abbassano glicemia nel sangue, insulina.

Quando c’è glicemia alta si produce insulina. Se la produzione dell’ormone continuasse per troppo tempo, la glicemia diverrebbe troppo bassa causando il coma. Quando la glicemia raggiunge un valore ottimale, la cellula dovrà smettere di produrre insulina. La cellula rileva che la glicemia è arrivata al punto giusto e smette di produrre insulina.

Quando l'effetto del feedback è un’inibizione, riduzione, di produzione di ormone si dice feedback negativo, più frequente, se l'effetto è un aumento di produzione si dice feedback positivo, più raro.

Processo di feedback più comune, la cellula A solitamente è dell’ipotalamo, B è dell'ipofisi, C può essere di tanti organi -> ovaie, fegato, testicoli, …

La produzione di un ormone continua fino alla ristabilizzazione dell’omeostasi.

Fino a qui sono i concetti generali.

Ghiandola ipofisaria

È una ghiandola endocrina che ha però anche una parte di cellule neuroendocrine. È formata da 3 lobi:

• Adenoipofisi (ipofisi anteriore)
• Ipofisi intermedia
• Neuroipofisi (ipofisi posteriore)

Disegno 3.

Gli ormoni secreti dalla neuroipofisi sono prodotti nell’ipotalamo, ormoni ipotalamici.

Adenoipofisi

È una ghiandola a sé stante formata da cellule endocrine normali.

Neuroipofisi

È un prolungamento/appendice dell’ipotalamo. È formata da cellule neuroendocrine. È formata solamente da una porzione di assoni e dalle terminazioni nervose delle cellule nervose. Il corpo delle cellule neuroendocrine risiede nell’ipotalamo, precisamente nei nuclei sopraottico e para-ventricolare.

Lista ormoni secreti da adenoipofisi

Sapere il nome completo delle sigle.

• LH (ormone lutenizzante)
• FSH (ormone follicolo stimolante)
• PRL (prolattina)
• ACTH (ormone adrenocorticotropo)
• GH (ormone della crescita/somatotropina)
• TSH (ormone tireostimolante)

Lista ormoni secreti da neuroipofisi

Sapere il nome completo delle sigle.

• ADH (vasopressina/ormone antidiuretico)
• Ossitocina

Regolazione della secrezione degli ormoni ipofisari

La regolazione è un incremento o una inibizione di un processo.

Regolazione degli ormoni della neuroipofisi: nell’ipotalamo arrivano segnali nervosi, poiché fa parte del SNC, che stimolano la produzione dell’ormone neuroipofisario. Esso viene trasportato attraverso l’assone, ormone prodotto nel corpo cellulare, e poi secreto dalle terminazioni nervose delle cellule neuroendocrine nel sangue.

Regolazione degli ormoni dell’adenoipofisi: arriva uno stimolo all’ipotalamo, non dai nuclei sopraottico e paraventricolare, di tipo nervoso. Esso risponde con la produzione di un ormone 1, dalle cellule neuroendocrine, che viene riversato nel sangue in un sistema particolare detto circolo portale-ipotalamo-ipofisario.

Questo sistema porta l'ormone alle cellule bersaglio nell’adenoipofisi. L'ormone 1 agisce sulla produzione di un ormone 2, prodotto nell’adenoipofisi. L'ormone 2 va nel sangue trovando una cellula bersaglio che in parecchi casi è una ghiandola endocrina. L'effetto sulla ghiandola endocrina sarà la secrezione dell’ormone 3 che produrrà una risposta biologica. Lo schema rappresenta la regolazione adenoipofisaria.

Gli ormoni adenoipofisari vengono prodotti solo quando arriva l’ormone ipotalamico, ormone 1, che può avere però 2 tipi di effetti:

• Stimolatorio dell’adenoipofisi (da parte degli ormoni ipotalamici definiti fattori liberanti)
• Inibitorio dell’adenoipofisi (da parte degli ormoni ipotalamici definiti fattori inibenti)

Fattori liberanti e inibenti sono tutti ormoni peptidici, proteine.

Ormoni ipotalamici (ormoni 1)

• GnRH -> Effetto stimolante su cellule che producono FSH e LH (ormoni 2). FSH e LH vengono dette gonadotropine
• GHRH (stimolante) e SS (inibitorio) -> Effetti su produzione/inibizione dell’ormone GH
• TRH -> Effetto stimolante su produzione di TSH
• PRF (stimolante: produzione rara) e DA (inibitorio) -> Effetto sulla secrezione di prolattina
• CRH -> Stimola la produzione di ACTH

Effetti degli ormoni neuroipofisari

ADH

Ormone peptidico prodotto da stimoli nervosi dovuti dall'aumento dell’osmolarità extracellulare o dalla diminuzione della pressione arteriosa.

Effetti: consiste nella ritenzione idrica, dice al rene di non disperdere acqua. Se prodotta in concentrazione più elevata ha un effetto vasocostrittore. Esiste una patologia che consiste nella mancata produzione di ADH, diabete insipido -> in mancanza di ADH si producono 27 litri di urina/gg causando disidratazione.

Ossitocina

È un ormone peptidico prodotto in seguito a stimolazioni nervose, originati da stimolazione meccanica sulla ghiandola mammaria, lattante, o da stimoli psicologici, pianto del bambino. L’inibizione della sua produzione è causata da stimoli psicologici, paura e stress.

Effetti: regola la fuoriuscita di latte dalle ghiandole mammarie. Il tessuto bersaglio è la muscolatura liscia che circonda i dotti mammari. Inoltre durante il parto regola la contrazione dei muscoli lisci dell'utero per favorire l'espulsione del bambino.

Effetti degli ormoni adenoipofisari

La scala gerarchica delle ghiandole endocrine sono sistemate secondo l’ordine: ipotalamo -> adenoipofisi -> ghiandole periferiche.

Queste scale gerarchiche sono dette assi. L’ipotalamo è a capo di tutti gli assi. L’ipotalamo comanda tenendo conto dell’opera delle ghiandole periferiche, processo di feedback. Questi ormoni hanno anche un effetto trofico, ossia nutrono le cellule bersaglio.

FSH ed LH

Gli organi bersaglio sono le gonadi.

Effetti: fanno sviluppare i gameti e fanno produrre gli ormoni gonadici, testosterone ed estradiolo.

Prolattina (PRL)

Non influisce su una ghiandola endocrina periferica ma ha effetti su una ghiandola esocrina. Non possiede un processo di feedback. La sua produzione è costantemente inibita e viene stimolata soltanto durante il periodo dell'allattamento. L’organo bersaglio è la mammella e regola la produzione del latte.

Effetti: regola la produzione del latte e inibisce l’ovulazione.

Gli stimoli per la produzione della prolattina sono: stimolazione meccanica, lattante, PRF, estrogeni, stimolano la produzione della prolattina ma ne bloccano i suoi effetti: la prolattina non fa produrre latte -> durante la gravidanza prepara la produzione del latte. Gli inibitori della produzione della prolattina sono: DA, stimoli psicologici, stress, ansia.

ACTH

È un ormone peptidico. L'organo bersaglio è la corticale surrenale.

Effetti: regola la sintesi e la secrezione del cortisolo. Inoltre ha un effetto trofico sulle cellule della corticale surrenale.

Stimoli: la produzione di ACTH avviene in presenza di CRH.

GH

Regola la crescita corporea in collaborazione con gli ormoni tiroidei e sessuali. Gli organi bersaglio sono: fegato, muscolo e tessuto adiposo.

Effetti:

• Sul muscolo agisce aumentando la massa muscolare
• Sul tessuto adiposo agisce riducendo il grasso
• Sul fegato stimola la produzione di ormoni, fattori di crescita, che agiscono sull’osso facendolo crescere linearmente, le fa allungare, e su altri tessuti.

Totalmente l'effetto è quello di aumentare la massa magra. È un ormone anabolico.

Patologie: in carenza di GH durante l'infanzia si ha nanismo. Se c’è iperproduzione nell’infanzia si ha gigantismo. Se c’è iperproduzione durante la pubertà si ha acromegalia, diventano grandi solo alcune parti del corpo come mano, piedi e mandibola.

TSH

L'organo bersaglio è la tiroide, ghiandola endocrina.

Effetti: fa crescere e sviluppare la tiroide e fa produrre alla tiroide gli ormoni tiroidei. Ormoni tiroidei -> T2, T3, T4 e calcitonina.

Effetti ormoni tiroidei

Gli organi bersaglio degli ormoni tiroidei sono praticamente tutti i tessuti.

Effetti: produzione di calore, incremento delle funzioni cardiocircolatorie, potenziamento delle funzioni del sistema nervoso, aumento crescita corporea, incremento del metabolismo.

Regolazione degli ormoni tiroidei

La loro secrezione è regolata secondo lo schema in figura.

Per la produzione degli ormoni tiroidei, alla tiroide serve anche lo iodio, perché è presente nella struttura chimica di tali ormoni. In mancanza di iodio gli ormoni tiroidei non vengono di conseguenza prodotti causando la perdita del feedback negativo sull’ipotalamo e sull’adenoipofisi, freccia DX. Ciò causerà un aumento nella produzione dell’ormone TSH da parte dell’adenoipofisi causando un aumento di volume della tiroide, dando vita a quello che comunemente viene chiamato gozzo.

Ormoni surrenalici

Corticale surrene:

• Principale glucocorticoide: cortisolo
• Aldosterone è l’ormone principale dei mineralcorticoidi, per quanto riguarda gli androgeni il principale è il Deidroepiandosterone.

Cortisolo prodotto in caso di ipoglicemia, traumi, fratture ossa, ustioni, stress fisico. Anche in casi di stress psicologico, ormone dello stress, è un ormone essenziale per la vita e consente di sopravvivere in situazioni difficili e stressanti. Ha un azione metabolica e infatti i suoi bersagli sono le cellule adipose, muscolari o fegato. Favorisce il catabolismo. Un effetto metabolico