Lezioni, Endocrinologia

ENDOCRINOLOGIA

Il sistema endocrino è quel sistema che costituisce nell’ambito medico quella disciplina che va sotto il nome, appunto, di

endocrinologia. L’endocrinologia è quella branca della medicina che si occupa dello studio delle ghiandole endocrine,

quindi sia degli aspetti fisiologici delle ghiandole endocrine, sia degli aspetti fisiopatologici e patologici che derivano

quando queste ghiandole perdono la loro capacità funzionale fisiologica. Alle ghiandole endocrine sono attribuibili varie

patologie a seconda degli ormoni che sono coinvolti in questo tipo di alterazioni. Le ghiandole endocrine per eccellenza,

andando dall’alto verso il basso del corpo umano sono: l’ipofisi, la tiroide, pancreas (parte endocrina), surreni e gonadi, sia

maschili che femminili. La ghiandola endocrina più importante risulta essere l’ipofisi, che trovandosi nella parte più alta

dell’organismo controlla la funzionalità di tutte le altre ghiandole endocrine situate nelle altre regioni dell’organismo.

Questo può essere constatato dal fatto che, l’ipofisi, producendo tutta una serie di ormoni e per mezzo di questi ormoni

prodotti, è capace di controllare la capacità funzionale di altre ghiandole endocrine.

Anatomicamente l’ipofisi si trova alla base del cervello, alloggiata nella SELLA TURCICA, la tiroide nella regione anteriore

del collo, poi troviamo, come abbiamo già detto surreni, pancreas e gonadi. Ciascuna di queste ghiandole è specializzata

nella sintesi e nella secrezione di ormoni specifici.

CHE COS’E UN ORMONE?

L’ormone è una molecola biologicamente attiva, una molecola capace di scaturire direttamente una risposta biologica a

livello di una cellula, di un tessuto o di più tessuti. Tempo fa l’endocrinologia si occupava dello studio dello ghiandole

endocrine, definendo come ghiandola endocrina una ghiandola che a differenza della ghiandola esocrina, in quanto la

ghiandola endocrina elabora una molecola biologicamente attiva che viene liberata direttamente nel circolo sanguigno.

Quindi la definizione classica di endocrinologia era che la ghiandola endocrina è in grado di elaborare un prodotto di

secrezione (ormone) che viene secreto direttamene nel circolo sanguigno e attraverso il circolo sanguigno la molecola

ormonale viene trasportata a una distanza più o meno lunga dal sito di produzione.

COMUNICAZIONE INTERCELLULARE

ENDOCRINA: la ghiandola produce il suo elaborato (ormone) che viene liberato direttamente nel sangue e

 attraverso il sangue l’ormone raggiunge il suo organo bersaglio situato a distanza dal sito di secrezione (per es.

ipofisi che attraverso l’ormone TSH va ad agire sulla tiroide);

AUTOCRINA: viene attribuita a singole cellule che sono in grado di elaborare un ormone, di produrlo e di risentire,

 di queste cellule, dell’azione del proprio elaborato (per es. le piastrine del sangue che producono un elaborato

ormonale che prende il nome di PDGF che è il fattore di crescita delle piastrine, che appunto per poter

sopravvivere hanno bisogno di questo fattore di crescita PDGF, che viene prodotto dalla stessa piastrina e agisce su

di essa stessa);

PARACRINA: la molecola segnale (ormone) agisce sulle cellule vicine a quella che lo secerne, l’ormone viene

 secreto direttamente nello spazio interstiziale (per es. le cellule che contribuiscono a formare l’isola di Langherans

(pancreas endocrino), in cui risiedono diverse tipologie cellulari, cellule endocrine coinvolte nella secrezione

dell’insulina, glucagone e di altri elaborati ormonali. La cellula α dell’isolotto di Langherans producendo glucagone

è in grado di andare a interferire con la capacità funzionale della cellula β che produce insulina che si trovano nelle

immediate vicinanze della cellula α e viceversa). Questa secrezione interessa due cellule che si trovano nelle

immediate vicinanze dove ciascuna cellula ha la capacità di produrre il suo elaborato ormonale.

NERVOSA o NEURO – ENDOCRINA: sono tutte quelle secrezioni che si stabiliscono tra una struttura nervosa e una

 struttura ghiandolare endocrina (per es. l’ipofisi è regolata nella sua capacità funzionale da strutture nervose

superiori quali l’ipotalamo, che è una struttura nervosa che ricevendo stimoli dall’esterno è in grado di interferire

con la capacità funzionale ipofisaria, un altro esempio è quello che si stabilisce con la fibra nervosa e la cellula,

come nel caso del surrene che oltre a elaborare i suoi prodotti ormonali risente della capacità di controllo da parte

della fibra nervosa che produce a sua volta un elaborato ormonale (acetilcolina) per cui la fibra nervosa

proveniente dal midollo spinale a livello del surrene produce acetilcolina, e per mezzo di essa è in grado di

modulare l’attività funzionale della cellula surrenale.

PROCESSI REGOLATI DAL SISTEMA ENDOCRINO

Senza sistema endocrino è impossibile vivere, infatti in presenza di un’anomalia del sistema endocrino può determinare

delle situazione che risultano essere incompatibili con la vita. I meccanismo che il sistema endocrino regola sono dei

processi essenziali alla vita come processi sistemici che comprendono il metabolismo (gli ormoni devono assicurare quindi

il metabolismo glucidico, il metabolismo lipidici, il metabolismo proteico), l’equilibrio idro – elettrolitico (l’osmolarità

plasmatica,per esempio, deve essere assicurata sempre e costantemente per evitare l’insorgenza di scompensi pericolosi

per la vita (mantenimento di adeguate quantità di sodio, potassio e di tutti quegli elettroliti essenziali al mantenimento

dell’osmolarità plasmatica)), la crescita e la riproduzione (attraverso l’elaborazione di ormoni della crescita o della

riproduzione assicurano sia la nascita e sia l’accrescimento, quindi patologie del sistema endocrino che dovessero

interessare le gonadotropine quali FSH o anomalie degli ormoni tipicamente sessuali maschili e femminili (Progesterone e

Testosterone) avranno delle ripercussioni sulla riproduzione) e tutti questi meccanismi di regolazione da parte del sistema

endocrino sono meccanismi che si svolgono in tempi rapidi (tempi di azione: minuti, ore, giorni). Il sistema endocrino

mantiene in poche parole, l’omeostasi, cioè il controllo da parte degli ormoni di determinate funzioni dell’organismo.

PRINCIPALI ORMONI CLASSIFICATI IN BASE ALLA STRUTTURA CHIMICA

Abbiamo gli ormoni proteici, ormoni steroidei, ormoni derivati da amminoacidi. Nell’ambito dell’endocrinologia gli ormoni

vengono classicamente suddivisi in queste tre categorie. Quelli più importanti risultano essere gli ormoni peptidici o

polipeptidici e gli ormoni steroidei. Tra gli ormoni proteici o polipeptidici (cioè che sono formate da catene di amminoacidi)

troviamo:

l’insulina;

 ACTH;

 La prolattina;

 GH;



Nell’ambito, invece, degli ormoni steroidei abbiamo tutti quegli ormoni che nella loro struttura chimica non hanno la

sequenza amminoacidica precedente, ma hanno quella struttura che deriva dal colesterolo che chimicamente corrisponde

al CICLOPENTANOPERIDROFENANTRENE. Nell’ambito degli ormoni steroidei quelli più familiari sono:

Il cortisolo (ormone dello stress);

 Il testosterone;

 Gli estrogeni.



Oltre a questa differenza puramente chimica tra queste due categorie di ormoni, la differenza più importante, dovuta alla

differenza di struttura chimica, è il meccanismo di azione. Gli ormoni polipeptidici essendo delle proteine sono

IDROSOLUBILI, quindi non riescono ad attraversare la membrana cellulare, costituita da fosfolipidi. Gli ormoni steroidei

invece sono LIPOSOLUBILI e quindi riescono ad attraversare la membrana cellulare. L’ormone polipeptidico non potendo

attraversare la membrana ha bisogno per espletare la sua azione di un recettore di membrana presente sulla membrana

citoplasmatica che lega l’ormone e ne trasduce il segnale funzionando appunto da trasduttore biologico, recependo il

messaggio biologico portato dall’ormone e di farlo penetrare all’interno della cellula, la quale in seguitò risponderà nella

maniera più adeguata, in virtù del fatto che sta risentendo dell’azione di quell’ormone (per es. l’insulina arriva sulla cellula

bersaglio (muscolo), trova il suo recettore sulla membrana citoplasmatica della cellula bersaglio, si lega a questo recettore

e da questo legame ormone – recettore nasce quello stimolo biologico che viene trasferito all’interno della cellula e si

avviano quei meccanismi molecolari che si concludono con la reazione biologica dell’insulina). Questo meccanismo vale

per tutti gli ormoni polipeptidici. A livello di ormoni steroidei invece quando arrivano sulla membrana citoplasmatica della

cellula bersaglio, non trovano un recettore di membrana poiché non ne hanno bisogno, poiché sono in grado di

attraversare la membrana essendo liposolubili. Attraversata la membrana cellulare e quindi penetrato all’interno del

citoplasma si lega a una proteina (proteine carrier) che lo trasporta a livello del nucleo cellulare. L’ormone penetra

all’interno del nucleo dove si lega a un recettore per poter espletare la sua funzione. Ogni ormone per poter indurre la

propria funzione biologica deve essere dotato di una certa specificità. Fanno parte invece degli ormoni derivati dagli

amminoacidi, gli ormoni tiroidei (T3 – T4). Il meccanismo d’azione risulta essere lo stesso degli ormoni steroidei.

ORMONI PEPTIDICI O POLIPEPTIDICI E LORO MATURAZIONE

In genere gli ormoni polipeptidici vengono formati a partire da un precursore (pre pro - ormone). Quando questo

precursore si forma deve essere opportunamente metabolizzato prima di dare origine al prodotto ormonale finale.

Attraverso questo processo di maturazione vengono sintetizzati diversi ormoni. Una patologia può derivare anche e

semplicemente dal fatto che durante il processo di maturazione dell’ormone, per qualche anomalia molecolare, l’ormone

non viene opportunamente “clivato”, quindi non si forma adeguatamente l’ormone definitivo e quindi questo può portare

a delle patologie con presenza di alterazioni (per es. nel caso dell’insulina, anche se raramente, esistono delle patologie

che si riflettono sull’azione biologica dell’insulina, dovute al fatto che l’insulina non acquisisce la sua forma definitiva per

anomalie molecolari per le quali l’ormone (pre pro - ormone) non viene clivato (digerito enzimaticamente), che fa si che ci

sia la presenza dell’ormone all’interno della cellula ma presenta una forma inattiva dal punto di vista biologico che non è in

grado, quindi, di funzionare adeguatamente.

Gli ormoni peptidici sono prodotti in forma di precursore (pre pro – ormone) per trascrizione di m RNA. Alcuni m RNA

possono dare splicing alternativo (es. il m RNA per la calcitonina). Il peptide segnale dirige il preproormone al reticolo

endoplasmatico e poi viene rimosso. Il preproormone così formato viene impacchettato nel reticolo endoplasmatico

rugoso – GOLGI con formazione di granuli secretori. Nei granuli alcune sequenze aminoacidi che vengono rimosse

formando l’ormone maturo. Alcuni ormoni vengono glicosilati a livello del GOLGI.

Il pre - proormone può venire tagliato in modi diversi dando origine a ormoni diversi, come nel caso della

proopriomelanocortina ipofisaria.

In altri casi le sequenze aggiuntive servono per assicurare che l’ormone adotti la corretta conformazione tridimensionale:

ad esempio in assenza del peptide C non sarebbe possibile ottenere il corretto schema di legami disolfuro (linee sottili) tra

le due catene dell’insulina matura. ORMONI IDROSOLUBILI

Sono appunto gli ormoni polipeptidici, che come abbiamo detto in precedenza hanno bisogno di un recettore per poter

attraversare la membrana citoplasmatica. Il termine idrosolubile si associa anche al fatto che questi ormoni, sono ormoni

che si spostano nel torrente circolatorio liberamente, cioè non hanno bisogno di proteine di trasporto questo perché

viaggiano liberamente nel sangue, a differenza degli ormoni steroidei che non avendo recettori sulla membrana

citoplasmatica se viaggiassero liberamente nel sangue non si legherebbero mai a nessun recettore, quindi esistono delle

proteine di trasporto (proteine carrier) che li trasportano nel punto in cui devono agire. Queste proteine in genere sono

delle globuline che legano questi ormoni steroidei, li portano a livello degli organi bersaglio, li depositano a livello della

cellula bersaglio, l’ormone supera la membrana cellulare ed espleta la sua funzione biologica. Gli ormoni peptidici, come

abbiamo già detto, sono formati da una catena aminoacidica che può essere polipetidica, come tale, o talvolta si possono

aggiungere uno o più residui di zucchero e in questo caso prenderanno il nome di GLICOPROTEINE. Questi ormoni sono

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talvolta conservati in granuli secretori, liberate dal calcio (Ca ) che in genere ha un ruolo importante nella secrezione degli

ormoni polipeptidici (per es. per quanto riguarda l’insulina, che è un ormone che viene secreto dopo i pasti, dopo un pasto

appunto si ha l’innalzamento della glicemia nel sangue che determina una aumento dell’ ATP (adenosinatrifosfato)

all’interno della cellula, dovuto praticamente alla GLICOLISI in cui gli zuccheri disponibili nel sangue vengono trasformati in

ATP, e questa ATP viene immagazzinata all’interno della cellula. Aumentando l’ATP a livello della cellula β del pancreas,

l’ATP rappresenta il sensore che induce la secrezione di insulina attraverso un meccanismo che coinvolge il calcio, questo

aumenti di ATP va a chiudere i canali del potassio (K) che non può più uscire all’esterno della cellula, tutto questo

determina una depolarizzazione della membrana citoplasmatica, il calcio che si trova all’esterno della cellula entra

all’interno, una volta all’interno lega i granuli di secrezione e li trasporta all’esterno. Poi l’ormone viene immesso nel

plasma in forma liquida, captato da recettori di membrana. Hanno una vita media plasmatica breve, presentano infatti

un’emivita di pochi minuti. ORMONI LIPOSOLUBILI

Fanno parte di questi ormoni gli ormoni tiroidei e steroidei. Vengono immagazzinati nella colloide (ormoni tiroidei prodotti

dai tireociti), gli ormoni steroidei invece non hanno nessun immagazzinamento. Vengono trasportati nel plasma legate a

proteine di trasporto, vengono captati da recettori citoplasmatici o nucleari, hanno una vita media plasmatica lunga che

può durare anche giorni (es. T3). [Gli ormoni tiroidei sono formati da amminoacidi che però derivano dalle amminidi che

per la loro struttura chimica sono simili agli ormoni steroidei che hanno il CICLOPENTANOPERIDROFENANTRENE, quindi

anche se non hanno questa struttura, essendo derivati da questi amminoacidi particolari, che non sono idrosolubili,

presentano gli stessi meccanismi di azione degli ormoni steroidei].

RECETTORI TIROSINCHINASI (RECETTORI POLIPEPTIDICI)

Esistono varie tipologie di recettori di membrana che presentano una struttura esterna alla cellula diversa tra loro, ma

presentano una struttura interna simile.

Nel caso dell’insulina abbiamo un recettore formato 4 sub unità(IGF-1) (2 all’esterno della cellula e 2 all’interno), questa

struttura è detta tetramerica. La struttura esterna (sub unità α) è quella capace di legare l’ormone poiché contiene il sito

legante l’ormone, formata da una struttura aminoacidica più o meno complessa. Dopo che l’ormone si è legato con la

struttura extracellulare, che è legata con la porzione intracellulare (sub unità β) attraverso dei ponti disulfuro, attraverso

questa interconnessione tra le sub unità, il messaggio ormonale viene trasferito alla sub unità intracellulare β, la sub unità

intracellulare β contiene un’attività enzimatica intrinseca che è appunto un enzima del tipo TIROSINOCHINASI, formata da

una chinasi legata a un residuo di tirosina (amminoacido). La tirosina è un amminoacido che si trova nella sub unità

intracellulare β dei recettori, che ha un’attività enzimatica intrinseca (cioè che quando l’ormone lega una sub unità

extracellulare α, si attiva questo enzima che risiede nella sub unità β del recettore, e dall’attivazione di questa attività

enzimatica scaturiscono tutte quelle attività molecolari che portano alla funzione biologica di un determinato ormone. Il

recettore altro non è che un trasduttore biologico. In poche parole i recettori per gli ormoni peptidici sono recettori a

tirosinochinasi, sono quindi dei veri e propri enzimi, che si autoattivano nel momento in cui l’ormone lega la parte

extracellulare del recettore che poi trasferisce le informazioni ormonali alla parte intracellulare del recettore.

RECETTORI DEGLI ORMONI STEROIDEI

In questa categoria di ormoni il recettore vero e proprio si trova a livello nucleare. Qualsiasi ormone steroideo legandosi al

suo recettore nucleare forma una complesso ormone recettore, questo complesso va ad agire sul DNA. Quindi qualsiasi

ormone steroideo (ma anche polipeptidico), quando induce una risposta biologica può attivare o disattivare determinati

geni, attivandone la trascrizione. L’ormone steroideo legato al suo recettore si porta a livello della regione regolatoria del

gene che lui controlla, e da questo legame ormone – recettore – DNA viene attivato il DNA, con la formazione di un mRNA

(RNA messaggero) che una volta formatosi, dal nucleo passa al citoplasma arrivando fino all’apparato del Golgi inducendo

la sintesi di determinate proteine, proteine che andranno a svolgere la funzione biologica dell’ormone.

FEEDBACK

Per FEEDBACK si intende la capacità di un organo endocrino (ghiandola) di controllare la propria funzione biologica ( per

es. la tiroide, caratterizzata appunto da un meccanismo in virtù del quale la ghiandola tiroidea riesce a regolare la propria

produzione di ormoni). Appunto questa regolazione prende il nome