Fisiologia Parte 2 D'angelo, con domande uscite agli esami e crocette risposte

Lezione 13 (20/11/18) - Prof. Tritto

Motivazione

La motivazione è l'insieme di fattori che determinano un comportamento, ad esempio la ricerca di cibo quando si ha un abbassamento glicemico. Le motivazioni possono essere fisiologiche oppure motivazioni di tipo edonistico (che porta a piacere). La motivazione di solito è seguita da una ricompensa e il fatto di aver soddisfatto le esigenze dell'organismo estingue lo stimolo con un meccanismo a feedback negativo.

La motivazione consiste in 5 caratteristiche:

• Sorgente: il motivo per cui ci si comporta in un determinato modo.
• Energia: utilizzata per arrivare allo scopo cioè la ricompensa.
• Direzione: si creerà uno schema di comportamento per ottenere la ricompensa.
• Persistenza: si continua a cercare l'obiettivo finché non si soddisfa la richiesta.
• Orientamento verso un obiettivo.

Ci deve essere un motivo per il quale ci si comporta in un modo, si utilizza dell’energia per arrivare allo scopo, si persegue una direzione, quindi uno schema per ottenere la ricompensa finale, si continua a cercare l’obiettivo finché non si soddisfa questa richiesta e ci si orienta verso l’obiettivo da raggiungere.

Sede della motivazione

La sede della motivazione è in diverse strutture: nella corteccia (soprattutto in quella associativa), nell'amigdala (che fa parte del sistema limbico ed emozionale), nell'ipotalamo (dove ci sono i vari sistemi di controllo omeostatici) e in altri centri tronco encefalici (ad esempio nella sostanza reticolare).

Teorie psicologiche della motivazione

Dal punto di vista psicologico ci sono diverse teorie che si basano sulla motivazione:

• Una di queste prevede la piramide di Maslow (psicologo che ha vissuto nel 1970). Alla base della motivazione ci sono bisogni fisiologici (fame, sete, sonno, stimoli sessuali), poi ci sono bisogni di sicurezza e tranquillità per poter sopravvivere al meglio in un ambiente (ad esempio stare al caldo), poi ci sono bisogno di appartenenza a un gruppo, a una famiglia a un gruppo sociale e poi man mano che si sale nella piramide i bisogni diventano meno influenti, come ad esempio bisogno di stima, necessità cognitiva (bisogno di apprendere, leggere, studiare, migliorarsi), bisogni estetici e poi il bisogno di autorealizzazione (avere una carriera, una famiglia). Questa gerarchia dei bisogni può andare sia in un senso che nell'altro, cioè non sempre riusciamo a raggiungere gli scopi che ci siamo prefissi, ma ci saranno alti e bassi.
• Vi è un'altra teoria dell'arousal o attivazione: secondo cui la motivazione e quindi il livello di attività può essere più elevato o meno elevato e avere una motivazione più forte e quindi attivarci allo scopo di soddisfare i nostri bisogni oppure può essere meno attivo e questo porterà a performance molto buone o pessime.

Disfunzioni della motivazione

Le disfunzioni della motivazione portano a diverse patologie. Quando i nostri bisogni non vengono correlati con le necessità fisiologiche, la motivazione può portare patologie come:

• Bulimia: eccessiva introduzione di cibo nell’organismo seguito da altre conseguenze psicologiche.
• Anoressia: limitata assunzione di cibo nonostante ci sia un bisogno fisiologico di calorie.
• Polidipsia: aumento della quantità di acqua assunta, questo fa sì che lo stomaco sia pieno e mandi segnali di sazietà all'ipotalamo, diminuisce l'assunzione di cibo e le persone tendono a dimagrire.

Motivazione e chimica del cervello

Dal punto di vista chimico e dal punto di vista dei circuiti che sono alla base della ricompensa e quindi della motivazione ci sono due porzioni centrali:

• Sostanza nera (che fa parte dei gangli della base): tramite la via nigro-striatale rilascia dopamina sullo striato. La via mesocorticale, invece, agisce sulla corteccia paraippocampale e sulla corteccia prefrontale.
• Area tegmentale ventrale (VTA, dell'ipotalamo): ha vie dopaminergiche che, tramite la via mesolimbica, vanno al nucleus accumbens, all'ippocampo e all'amigdala. Queste tre porzioni sono impegnate nel comportamento. Il comportamento può essere guidato da fattori edonistici, cioè da fattori che portano al piacere. Questo è stato visto nel topino in cui gli era stato messo un elettrodo stimolante nell'ippocampo e più precisamente nell'area tegmentale ventrale, e si sono accorti che quando stimolavano la zona dell'ippocampo in un punto della gabbia il topo tendeva a stare sempre in quel punto perché lì provava piacere. Smetteva di esplorare l'ambiente, ma nel momento in cui associava al fatto che veniva stimolata quest'area dell'ippocampo in una determinata zona della gabbia, lui si fermava in quella zona. Questo ha dimostrato tramite la stimolazione elettrica che l'area tegmentale ventrale è implicata nel piacere.

Sostanze e rilascio di dopamina

Ci sono sostanze che determinano il rilascio di dopamina:

• Nicotina: agisce tramite un sistema colinergico sull'area tegmentale ventrale, la quale rilascia dopamina che a sua volta provoca sensazioni piacevoli.
• Eroina: agisce sull'area tegmentale ventrale, questa volta sul sistema degli oppiacei, e quello che si ottiene è comunque il rilascio di dopamina.
• Cocaina: agisce sul nucleo accumbens e impedisce il reuptake della dopamina. Quindi la dopamina resta in circolo per molto più tempo e continua ad andare ad agire sui recettori presenti sulle altre zone sensibili alla dopamina.

Il fatto che la dopamina resti concentrata ad elevate concentrazioni, fa sì che venga innescato il meccanismo di controllo a feedback per cui smette il rilascio della dopamina. Non ne viene prodotta altra e questo sta alla base del meccanismo dell'assuefazione. Saranno, quindi, necessarie dosi maggiori di cocaina per portare di nuovo la dopamina a un livello tale da portare al piacere.

Ipotalamo e controllo omeostatico

L'omeostasi viene controllata a livello centrale dall'ipotalamo. L'ipotalamo è costituito da diverse regioni:

• Area preottica: formata dal nucleo preottico laterale e dal nucleo preottico mediale.
• Regione sopraottica: costituita dal nucleo paraventricolare, dal nucleo anteriore, dal nucleo soprachiasmatico e dal nucleo sopraottico.
• Regione intermedia: formata dal nucleo dorsomediale, dal nucleo ventromediale e dal nucleo arcuato.
• Regione posteriore o Mammillare: formata dai corpi mammillari e dal nucleo posteriore.

Tutta questa struttura nell'uomo pesa solo 4 grammi, struttura piccola posta sopra all'ipofisi che è divisa in adenoipofisi e neuroipofisi e controlla molte delle nostre funzioni omeostatiche.

Funzioni regolative dell'ipotalamo

Le funzioni regolate sono:

• Controlla pressione sanguigna e l'equilibrio elettrolitico, perché l'ipotalamo rilascia l'ormone antidiuretico (vasopressina), che agisce sul rene e controlla la quantità di liquidi riassorbiti a livello renale (quantità di urina formata e espulsa). Nell'ipotalamo c'è il centro, che controllando la pressione osmotica dei liquidi circolanti, determina anche il nostro desiderio di bere (centro della sete).
• Controlla anche la temperatura corporea, all'interno dell'ipotalamo infatti ci sono cellule che percepiscono le variazioni della temperatura del sangue che affluisce all'ipotalamo. La temperatura interna del nostro organismo è di circa 37 °C. Quando la temperatura interna aumenta o diminuisce anche di pochi gradi, l'ipotalamo è in grado di rilasciare ormoni in modo da aumentare o diminuire il nostro metabolismo, ad esempio l'ipotalamo rilascia i fattori che stimolano il rilascio di ormoni tireotropi da parte della tiroide e la tiroide controlla il metabolismo energetico dell'organismo. La temperatura si può controllare anche con il comportamento, l'ipotalamo controlla tutti quei comportamenti che portano a coprirci quando fa freddo, a scoprirci quando fa caldo, ad avvicinarci a una fonte di calore o bere più liquidi quando siamo in una situazione di eccessiva sudorazione.
• L'ipotalamo controlla il metabolismo energetico perché ha un'azione su ormoni rilasciati dall'ipofisi e dalle ghiandole dell'organismo. Controlla anche, attraverso il centro della fame e della sazietà, la quantità di calorie introdotte nell'organismo.
• È implicato nel comportamento sessuale e nella riproduzione perché l'ipotalamo rilascia fattori che agiscono su ormoni sessuali rilasciati a livello dell'ipofisi e poi a livello degli organi sessuali stessi quindi gonadotropine, ormoni luteinizzanti e follicolo stimolanti. Agisce sui cicli circadiani perché riceve segnali dalla retina, questa quando viene illuminata si attiva e questo fa sì che tramite il tratto retino-ipotalamico, i segnali arrivino all'ipotalamo e il nostro organismo è attivo e vigile. Se invece non arrivano segnali luminosi viene rilasciata melatonina e tutti quei sistemi che portano all'addormentamento.

Per dimostrare che l'ipotalamo contiene il centro della fame e quello della sazietà sono stati usati animali da laboratorio in cui sono state lesionate aree dell'ipotalamo. È stato dimostrato che una lesione dell'area laterale dell'ipotalamo porta l'animale a smettere di mangiare, non assume più cibo e dimagrisce. Una stimolazione elettrica della stessa zona porta l'animale ad assumere molte calorie e a ingrassare fino alla morte. Questo ha dimostrato che nell'area laterale è presente il centro della fame (se viene distrutto l'animale smette di mangiare). In altri topi è stato lesionato il nucleo ventromediale e in questo caso l'animale mangia molto. Se invece il nucleo ventromediale viene stimolato l'animale smette di mangiare. Quindi il nucleo ventromediale è il centro della sazietà.

Funzionamento dei circuiti ipotalamici

Come funzionano i circuiti presenti a livello dell'ipotalamo? Ci sono neuroni di primo ordine all'interno del nucleo arcuato dell'ipotalamo che vengono stimolati dalla leptina e dall'insulina. La leptina viene rilasciata nel sangue dopo che abbiamo assunto del cibo e ci sono lipidi che sono stati assorbiti dal nostro organismo. La leptina arriva ai neuroni di primo ordine e determina una stimolazione dei neuroni anoressigenici e producono propriomelanocortina (precursore dell'ormone che viene rilasciato e va ad agire poi sui neuroni di secondo ordine) e i trascritti regolati sia dalla cocaina che dall'anfetamina (proteine che vengono prodotte solo in presenza di queste due sostanze) che inibiscono la fame.

Si ha una stimolazione di questi neuroni anoressigenici che vanno ad agire sui neuroni di secondo ordine del nucleo paraventricolare e stimolano l’inibizione del rilascio di oressina e melanina e stimolano invece il rilascio di ossitocina, tireotropina e ormone corticotropo. In questo caso queste sostanze chiamate anoressigeniche inibiscono il rilascio di oressina e inibiscono l'assunzione di altro cibo. Invece se siamo a digiuno la quantità di leptina e di insulina circolanti diminuiscono, questa situazione stimola i neuroni di primo ordine nel nucleo arcuato dell’ipotalamo che determinano la stimolazione dei neuroni oressigenici. I neuroni oressigenici stimolano il rilascio di neuropeptide Y e della proteina regolata dall’agouti (agRP) che stimolano la fame. Quest’ultime agiscono sui neuroni di secondo ordine nel nucleo paraventricolare dell’ipotalamo che a loro volta stimolano il rilascio di oressina e di melanina e vanno a inibire il rilascio dell'ossitocina, della tireotropina e dell'ormone corticotropo. Quindi la riduzione di leptina aumenta il rilascio di sostanze oressigeniche. Questo porta a un equilibrio tra le sostanze che stimolano l'assunzione di cibo e quelle che lo diminuiscono, quindi si ha un continuo equilibrio tra la sensazione di sazietà e la sensazione di fame.

Il fatto che gli anoressigenici abbiano come recettori quelli regolati dall’amfetamina e dalla cocaina spiega perché i farmaci che favoriscono la diminuzione del peso si basino sull’utilizzo delle anfetamine perché hanno questo effetto sul centro della fame, quindi inibiscono il rilascio di sostanze oressigeniche.

Lezione 14 (21/11/18)

Argomenti secondo itinere - Prof. Mapelli

Sistema endocrino

Il sistema endocrino, insieme al sistema nervoso, collabora per la regolazione di tutta una serie di processi vitali che servono anche per il mantenimento dell’omeostasi dell’individuo. Cosa si intende per comunicazione endocrina? È un tipo di comunicazione cellulare di tipo chimico, si differenzia però dalle altre tipologie perché prevede la secrezione/produzione di molecole segnale che prendono il nome di ormoni che agiscono su cellule bersaglio che sono distanti dalle cellule che le hanno prodotte. Raggiungono le cellule bersaglio tramite il circolo sanguigno.

Definizione di ormone

Per essere definito ormone una sostanza deve:

• Essere rilasciata nel circolo sanguigno.
• Deve agire su cellule bersaglio lontane.
• Deve essere rilasciata da una cellula o da un gruppo di cellule. Le cellule che producono ormoni possono essere organizzate in un vero e proprio tessuto/organo e si parla in questo caso di ghiandole endocrine, oppure possono essere cellule che sono disperse all’interno di altri tessuti e nel complesso si parla in questo caso di sistema endocrino diffuso e ne sono un esempio le cellule presenti nell’apparato digerente, ed in modo particolare nell’intestino, che producono gli ormoni che regolano la funzione digerente.
• Devono agire a concentrazioni molto basse, nell’ordine delle nanomoli o delle picomoli.

Dicevamo che l’ormone deve essere secreto nel sangue, e questa vale come regola generale, con l’unica eccezione che sono i ferormoni che hanno nei mammiferi un ruolo molto importante per la comunicazione tra gli individui. In questo caso l’organo bersaglio fa parte di un altro organismo. Nell’uomo si sa che vengono prodotti ma in realtà non si sa che funzione abbiano, se hanno ancora una funzione o se rimangono come un carattere vestigiale dell’evoluzione. Gli ormoni vengono trasportati ad organi bersaglio distanti tramite il circolo sanguigno e devono agire a concentrazioni molto basse, quindi molecole come ad esempio l’istamina che viene rilasciata dai mastociti del sistema immunitario durante per esempio le reazioni allergiche e le infiammazioni non è considerata un ormone perché viene rilasciata sugli organi bersaglio solo a concentrazioni molto elevate. Quindi devono agire a concentrazioni nell’ordine delle nanomoli o delle picomoli, quindi sono concentrazioni molto basse e questo vuol dire che poche molecole riescono già ad avere un effetto e questo è possibile perché esistono dei recettori specifici sulle cellule bersaglio che mediano l’effetto portato dall’ormone, in sostanza amplificano il segnale portato dall’ormone. Questi recettori possono essere presenti sulla membrana plasmatica o all’interno delle cellule, nel citoplasma o direttamente nel nucleo. Il messaggio portato dall’ormone ad un certo punto deve estinguersi, perché tutto il meccanismo deve essere reso disponibile per ricominciare a rispondere a uno stimolo successivo.

Meccanismi di estinzione del segnale

Quali sono i meccanismi di estinzione del segnale? Sono:

• Degradazione enzimatica che avviene a livello del fegato e dei reni nel caso degli ormoni che sono ancora presenti nel circolo.
• Gli ormoni che hanno già raggiunto il loro target cellulare vengono degradati spesso tramite attività enzimatiche presenti nelle cellule bersaglio stesse.
• L’escrezione dall’organismo avviene poi tramite la bile o tramite l’escrezione renale.

Classificazione degli ormoni

Come vengono classificati gli ormoni? Gli ormoni sono molecole chimiche che vengono classificate in base alla loro origine chimica/natura chimica che deriva ovviamente dal loro meccanismo sintesi. Si dividono in 4 classi prevalentemente che sono:

• Ammine: sono ormoni di origine amminoacidica, esempi di ormoni amminici sono:
  • Adrenalina e noradrenalina, che nel complesso vengono dette catecolamine che vengono prodotte dal punto di vista del sistema endocrino dalle ghiandole surrenali.
  • Triiodotironina e tiroxina, che sono invece gli ormoni tiroidei prodotti dalla tiroide. Tutti questi ormoni sono prodotti a partire dall’amminoacido tirosina, secondo meccanismi di sintesi però molto diversi.
• Steroidi: sono tutti derivati del colesterolo, quindi tutti gli ormoni steroidei derivano tutti dalla molecola del colesterolo. Esempi sono:
  • Mineralcorticoidi e glucocorticoidi, che vengono prodotti dalla corteccia surrenale.
  • Androgeni, estrogeni e progesterone, che sono gli ormoni sessuali. Gli ormoni sessuali sono prodotti dalle gonadi ma anche dalla corteccia surrenale.
• Peptidi: sono di natura proteica o glicoproteica. Gli esempi principali sono:
  • Insulina e glucagone, che sono prodotti dal pancreas endocrino e intervengono nella regolazione della glicemia.
  • La calcitonina è prodotta dalla tiroide e il paratormone è prodotto dalle paratiroidi. Calcitonina e paratormone intervengono invece nella regolazione della quantità ematica di calcio.
  • Ormoni ipotalamici ed ipofisari, sono prodotti ovviamente dall’ipotalamo e dall’ipofisi.
• Ecosanoidi: sono una particolare classe di ormoni, sono composti a 20 atomi di carbonio che derivano dall’acido arachidonico e il principale esempio sono le prostaglandine.

È importante ricordare la natura chimica dell’ormone perché influenza poi la loro forma di trasporto e la loro azione poi a livello cellulare. Infatti a seconda della loro natura chimica possono essere idrosolubili o liposolubili.

• Gli ormoni idrosolubili o idrofili possono essere trasportati nel sangue semplicemente disciolti nel plasma.
• Gli ormoni liposolubili o lipofili hanno bisogno di un trasportatore per essere trasportati nel sangue. Di solito questi trasportatori sono delle proteine di trasporto come l’albumina nella maggior parte.