Sistema endocrino (basi), Fisiologia degli apparati

Sistema endocrino: le ghiandole endocrine centrali

Regola le attività che richiedono durata anziché velocità. Le ghiandole endocrine rilasciano ormoni, messaggeri chimici veicolati dal sangue, che agiscono su cellule bersaglio situate a grande distanza dalla ghiandola endocrina. La maggior parte delle attività delle cellule bersaglio soggette a regolazione ormonale è diretta al mantenimento dell'omeostasi.

Ghiandole endocrine centrali

Le ghiandole endocrine centrali sono: ipotalamo, ipofisi ed epifisi. L'ipotalamo e la neuroipofisi agiscono come un'unità per rilasciare ormoni essenziali per il mantenimento dell'equilibrio idrico, per il parto e per l'alimentazione al seno. L'ipotalamo secerne anche ormoni regolatori che governano l'output ormonale dell'adenoipofisi, la quale secerne sei ormoni che, a loro volta, regolano in gran parte la secrezione ormonale di varie ghiandole endocrine periferiche. L'epifisi è una parte dell'encefalo che secerne un ormone importante nello stabilire i ritmi biologici dell'organismo.

Il sistema endocrino è costituito da ghiandole endocrine o a secrezione interna (perché prive di dotto escretore), distribuite in tutto l'organismo. Svolgono le loro funzioni secernendo ormoni nel sangue. Gli ormoni giungono alle cellule bersaglio dove regolano o dirigono particolari funzioni. Anche se il sangue si distribuisce in tutto l'organismo, soltanto le cellule bersaglio specifiche sono in grado di rispondere a ciascun ormone, perché dotate di recettori che si legano a quel particolare ormone.

Tipi di ormoni

Il mezzo con cui un ormone induce il suo effetto fisiologico finale dipende dal fatto che l'ormone sia idrofilo (ormoni peptidici e catecolammine) oppure lipofilo (ormoni steroidei e ormone tiroideo).

• Ormoni peptidici: catene di aminoacidi di lunghezza variabile
• Catecolammine: prodotte dalla midollare del surrene, derivano dall'amminoacido tirosina
• Ormoni steroidei: prodotti dalla corticale del surrene e dalle ghiandole endocrine riproduttive, sono lipidi neutri derivati dal colesterolo
• Ormone tiroideo: prodotto dalla tiroide, è un derivato iodato della tirosina

Gli ormoni idrofili, in seguito al legame con i recettori sulla superficie della membrana, agiscono principalmente attraverso sistemi di secondi messaggeri per modificare l'attività di proteine preesistenti, come gli enzimi, entro la cellula bersaglio. Gli ormoni lipofili invece, attivano geni legandosi con recettori nel nucleo, determinando la formazione di nuove proteine nella cellula bersaglio, che mediano la risposta desiderata. I primi circolano nel sangue disciolti nel plasma, i secondi sono in gran parte legati a proteine plasmatiche.

Funzioni generali

• Regolazione del metabolismo organico e dell'equilibrio idro-elettrolitico, importanti per il mantenimento di un ambiente interno costante
• Induzione di modificazioni adattative per aiutare l'organismo ad affrontare situazioni stressanti
• Promozione della crescita e del regolare sviluppo sequenziale
• Regolazione della riproduzione
• Regolazione della produzione degli eritrociti
• Insieme con il sistema nervoso autonomo, regolazione e integrazione della circolazione e della digestione e dell'assorbimento del cibo

Ormoni tropici

Ormone la cui funzione primaria è la regolazione della secrezione ormonale di un'altra ghiandola endocrina. Essi stimolano e mantengono i loro tessuti bersaglio. Es. ormone tireostimolante (TSH), secreto dall'adenoipofisi, stimola la secrezione dell'ormone tiroideo da parte della tiroide e mantiene anche l'integrità strutturale di questa ghiandola.

Una singola ghiandola endocrina può produrre più ormoni. Un singolo ormone può essere secreto da più di una ghiandola endocrina (es. sia il pancreas che l'ipotalamo secernono somatostatina). Un singolo ormone ha più di un tipo di cellula bersaglio e quindi è capace di indurre più di un effetto. Una singola cellula bersaglio può essere influenzata da più di un ormone (es. insulina e glucagone. Il primo stimola la conversione del glucosio in glicogeno negli epatociti, l'altro attiva un altro enzima promuovendo la degradazione del glicogeno in glucosio).

Lo stesso messaggero chimico può essere un ormone o un neurotrasmettitore, a seconda della sua fonte e della modalità di distribuzione alla cellula bersaglio. (es. noradrenalina, secreta dalla midollare del surrene come ormone e liberata come neurotrasmettitore dalle fibre nervose postgangliari simpatiche). Alcuni organi svolgono anche altre funzioni, oltre quella endocrina. La funzione primaria della grande maggioranza degli ormoni, è quella di regolazione di varie attività omeostatiche.

Concentrazioni plasmatiche degli ormoni

Gli effetti degli ormoni sono direttamente proporzionali alle loro concentrazioni plasmatiche, quindi queste concentrazioni sono soggette a regolazione secondo la richiesta omeostatica. Le concentrazioni plasmatiche di un ormone libero, biologicamente attivo, dipendono da più fattori:

• Velocità di secrezione dell'ormone nel sangue
• Velocità di attivazione metabolica (per alcuni)
• Per i lipofili, l'entità del legame con le proteine plasmatiche
• La velocità di rimozione dell'ormone dal sangue mediante inattivazione metabolica e l'escrezione nelle urine

Le ghiandole endocrine non secernono ormoni a velocità costante, ma la velocità di secrezione cambia in base a meccanismi complessi.

Meccanismi generali di regolazione

• Regolazione a feedback negativo: esiste feedback negativo quando l'uscita (output) di un sistema si oppone all'entrata (input) nel sistema, mantenendo una variabile regolata entro uno stretto intervallo attorno a un valore di riferimento (set point). In questo caso il feedback negativo mantiene la concentrazione plasmatica di un ormone a un dato livello.
• Riflessi neuroendocrini: comprendono componenti nervose e ormonali. Hanno lo scopo di produrre un aumento improvviso della secrezione ormonale in risposta a uno stimolo specifico, spesso esterno all'organismo. Per esempio, la secrezione di adrenalina da parte della midollare del surrene è regolata UNICAMENTE dal sistema nervoso simpatico. Mentre l'aumento della secrezione di cortisolo da parte della corticale del surrene durante una risposta allo stress è regolata sia a feedback, sia con riflessi neuroendocrini.
• Ritmi circadiani: La velocità di secrezione di alcuni ormoni, fluttua ritmicamente in funzione del tempo. Il ritmo endocrino più comune è il circadiano o ritmo nictemerale caratterizzato da oscillazioni ripetitive dei livelli ormonali che sono molto regolari e si ripetono ciclicamente una volta ogni 24 ore. Questa ritmicità è causata da oscillatori endogeni. Inoltre esiste una sincronizzazione tra ritmi endocrini e stimoli esterni come il ciclo luce-buio.

La concentrazione plasmatica efficace di un ormone viene regolata normalmente mediante la regolazione della sua velocità di secrezione, ma anche le modificazioni del suo trasporto, metabolismo o escrezione possono influenzare la concentrazione plasmatica dell'ormone. L'inattivazione e l'escrezione di ormoni non sono regolate.

I peptidi idrofili e le catecolammine sono facili bersagli per gli enzimi ematici e tissutali, quindi sono ormoni che rimangono nel sangue soltanto per breve tempo prima di venire inattivati enzimaticamente. Alcuni ormoni peptidici come l'insulina, vengono ingeriti dalla cellula bersaglio e degradati intracellulamente. Il legame degli ormoni lipofili alle proteine plasmatiche li rende meno vulnerabili.