Il sistema endocrino: ghiandole, ormoni e meccanismi di regolazione

Il sistema endocrino

Generalità

Le cellule degli organismi multicellulari possono infatti comunicare tra di loro attraverso contatti intercellulari diretti oppure attraverso il rilascio di molecole segnale in grado di diffondere nello spazio extracellulare o nel torrente circolatorio per raggiungere cellule bersaglio che si trovano vicine o a distanze notevoli dalla sorgente del segnale. Tale integrazione funzionale tra organi e tessuti diversi si attua mediante il Sistema Nervoso e il Sistema Endocrino. Le modalità di comunicazione nervosa ed endocrina sono analoghe: la molecola segnale rilasciata (neuro-trasmettitore o ormone) lega il relativo recettore espresso dalla cellula "bersaglio", avviando così segnali intracellulari che ne regolano il comportamento.

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Le ghiandole endocrine, come le esocrine, hanno origine dall'epitelio superficiale, come cordoni di cellule che proliferano e invadono il tessuto connettivo sottostante; successivamente, a differenza delle esocrine, la connessione con l'epitelio di origine scompare e il parenchima si organizza intorno a una fitta rete di capillari in cui riversera il prodotto di secrezione, l'ormone. Le ghiandole endocrine vere e proprie sono: l'ipofisi, la ghiandola pineale, le paratiroidi, la tiroide e le ghiandole surrenali.

Ormoni e loro recettori

Gli ormoni sono molecole biologicamente attive che agiscono su specifiche cellule bersaglio. Possono essere rilasciati nel torrente circolatorio, utilizzando così il sangue come mezzo di trasporto per raggiungere la/e cellula/e bersaglio, oppure possono diffondere nel tessuto connettivo circostante. Dal punto di vista funzionale, gli ormoni si possono classificare in: endocrini; neuroendocrini; paracrini e autocrini. Dal punto di vista strutturale gli ormoni possono essere suddivisi in base alla loro natura chimica in:

1. ormoni di natura protidica:
   • peptidici e proteici: gli ormoni ipofisarioncreatici, paratiroidei, gastrointestinali, la calcitonina, fattori di crescita.
   • derivato da aminoacidi: le catecolamine (adrenalina, noradrenalina), gli ormoni tiroidei, la melatonina;
2. ormoni steroidei (derivati del colesterolo): ormoni sessuali maschili e femminili, ormoni cortico-surrenalici.

Questi ormoni sono rilasciati nel circolo sanguigno dove, non essendo idrosolubili, si legano a proteine plasmatiche o proteine di trasporto specifiche, come la proteina di legame degli androgeni,

1. ormoni derivati da acidi grassi: prostaglandine, prostacicline e leucotrieni.

L'azione dell'ormone è specifica sulle cellule che presentano il recettore, cioè molecole capaci di riconoscere l'ormone. I recettori possono essere di natura proteica, localizzati a livello della superficie cellulare (recettori di membrana), attivando una cascata di eventi di traduzione del segnale intracellulare, oppure essere localizzati all'interno della cellula (recettori intracellulari), nel citoplasma o nel nucleo, come quelli degli ormoni steroidei, agendo direttamente sul controllo trascrizionale genico. Il rilascio di ormoni sono controllati attraverso meccanismi di regolazione a feedback (o a retroazione), che quindi auto-regola la secrezione ormonale. Tale regolazione può ridurre la produzione dell'ormone, nel qual caso parleremo di feedback negativo, oppure aumentarla, nel qual caso parleremo di feedback positivo.

Caratteristiche citologiche e ultrastrutturali delle cellule a secrezione endocrina

Le cellule che producono ormoni peptidici o proteici hanno una struttura per lo più simile a quella delle cellule delle ghiandole esocrine a secrezione sierosa. Per garantire un rapido rilascio dell'ormone in seguito al segnale, normalmente le cellule a secrezione protidica utilizzano il meccanismo di secrezione regolata. A tale scopo, accumulano nel citoplasma grandi quantità di ormone o del suo precursore, normalmente depositato all'interno di vescicole di secrezione o granuli, a vita media discretamente lunga, il cui contenuto potrà essere rilasciato in risposta allo stimolo.

Le ghiandole endocrine: classificazione

Da un punto di vista strutturale si possono distinguere in:

1. ghiandole endocrine a cordoni solidi (la maggior parte: l'ipofisi, le paratiroidi, la ghiandola surrenale, la pineale, il pancreas endocrino),
2. interstiziali (le cellule interstiziali del testicolo e dell'ovaio, le cellule C parafollicolari della tiroide e le cellule endocrine della mucosa intestinale)
3. follicolari (la tiroide).

Nelle ghiandole a cordoni solidi, ogni cordone è sostenuto da una sottile impalcatura di tessuto connettivo, ove decorrono piccoli capillari sanguigni, e dove viene riversato il secreto. Le ghiandole endocrine interstiziali sono formate invece da cellule singole o raccolte in piccoli gruppi localizzate in ghiandole endocrine, in organi di senso o negli epiteli dei sistemi digerenti, respiratorio e urogenitale. L'unico esempio di ghiandola endocrina follicolare è la tiroide. I follicoli sono strutture sferiche cave, rivestite dalle cellule a funzione endocrina che formano un epitelio semplice, cubico o cilindrico.

L'asse ipotalamo-ipofisario

L'ipotalamo e l'ipofisi formano un sistema integrato di tipo neuroendocrino, costituendo il cosiddetto asse ipotalamo-ipofisario.

Ipotalamo

L'ipotalamo è una regione del sistema nervoso centrale, situata nella zona centrale interna tra i due emisferi cerebrali. Oltre a svolgere importanti funzioni di regolazione del sistema nervoso autonomo, l'ipotalamo svolge una importante funzione di ghiandola endocrina. È formato da nuclei di neuroni disposti in due gruppi principali i nuclei magnicellulari, e i nuclei parvicellulari.

Ipofisi: struttura generale e sviluppo

L'ipofisi (o ghiandola pituitaria) è una piccola ghiandola endocrina, a forma di fagiolo, di circa 1 cm di diametro, situata alla base del cervello, subito sotto il terzo ventricolo. L'ipofisi è connessa all'ipotalamo mediante un corto peduncolo, l'infundibulum e una rete vascolare. È formata da due componenti strutturali distinte (lobi): l'ipofisi anteriore, o adenoipofisi, la cui componente funzionale è formata da tessuto epiteliale ghiandolare, e l'ipofisi posteriore, o neuroipofisi, la cui componente funzionale è formata invece da tessuto nervoso secernente. L'adenoipofisi è formata da tre regioni, di natura epiteliale:

• pars distalis
• pars intermedia
• pars tuberalis

La neuroipofisi è formata, invece, da due regioni, di natura nervosa:

• pars nervosa
• infundibulum

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Ghiandola pineale

L'epifisi o ghiandola pineale è un piccolo organo situato sopra il tetto del diencefalo all'estremità posteriore del terzo ventricolo. Misura 5-8 mm in altezza, 3-5 mm in diametro e pesa 100-200 mg. È avvolta da una capsula connettivale, di dipendenza dalla pia madre, dalla cui parte interna si dipartono setti sottili che costituiscono lo stroma della ghiandola e la dividono in lobuli. All'interno di questi lobuli si trova il parenchima costituito da due tipi cellulari, le cellule principali o pinealociti organizzate in cordoni solidi e le cellule interstiziali di probabile natura gliale con caratteristiche simili agli astrociti e con funzioni di sostegno e trofiche nei confronti dei pinealociti. L'epifisi funziona come un organo fotorecettore ed è responsabile della regolazione del ritmo giorno/notte (ritmo circadiano). Sintetizza l'ormone melatonina, un'amina ottenuta dal triptofano presente nel plasma che viene captato dalla ghiandola e poi convertito in serotonina e la cui produzione è regolata dal ritmo giorno/notte.

Tiroide

Struttura generale e sviluppo della tiroide

La tiroide è una ghiandola endocrina bilobata localizzata alla base del collo, davanti alla laringe e all'estremità superiore della trachea. Si compone di un lobo destro ed un lobo sinistro. Questi lobi sono collegati a livello dei poli inferiori da un istmo che passa a ponte sulla parte inferiore della laringe. La tiroide è l'unico esempio di ghiandola endocrina con struttura a follicolo . Il follicolo tiroideo è una struttura sferica delimitata da un epitelio semplice cuboidale o basso-colonnare (l'epitelio follicolare), che delimita una vasta cavità. L'intera massa della ghiandola tiroide è formata da centinaia di migliaia di follicoli di dimensioni molto varie. I follicoli contengono la colloide, le cui quantità e consistenza variano notevolmente in rapporto allo stato funzionale della tiroide. Nella colloide vengono immagazzinati i precursori degli ormoni tiroidei sotto forma di tireoglobulina, che rappresenta la forma di accumulo del prodotto dell'attività secretoria dei tireociti. Il parenchima tiroideo è formato da 2 tipi di cellule secretorie:

• Le cellule follicolari o tireociti, che formano i follicoli;
• Le cellule parafollicolari, non incluse nel rivestimento del follicolo.

Le cellule follicolari (tireociti)

Le cellule follicolari (tireociti) sono responsabili della produzione degli ormoni tiroidei: tetraiodotiroinina, T4 e triiodotiroinina, T3. Gli ormoni tiroidei, iodotironine, sono derivati iodinati dell'aminoacido tirosina: vengono formati per modificazioni post-traduzionali della tireoglobulina durante la cosiddetta fase di secrezione del tireocita. La sintesi degli ormoni tiroidei è regolata dai livelli di iodio che le cellule follicolari assumono dal sangue; lo iodio è fornito dalla dieta ed è un elemento essenziale per la produzione degli ormoni tiroidei: viene ridotto a ioduro (I) nel canale alimentare, dove viene assorbito e trasportato col torrente circolatorio alla ghiandola tiroide. Il rilascio degli ormoni tiroidei è regolato dall'ormone tireostimolante o tireotropo (TSH) secreto dalle cellule tireotrope dell'adenoipofisi.

Regolazione della secrezione di ormoni tiroidei

Il controllo della secrezione degli ormoni tiroidei segue il tipico asse ipotalamo-ipofisi-ghiandola endocrina periferica. L'ormone rilasciante la tireotropina (TRH), prodotto dall'ipotalamo, controlla la secrezione a opera dell'ipofisi anteriore dell'ormone tireotropina, noto anche come ormone tiroido-stimolante (TSH). ll TSH, sua volta, a livello della ghiandola tiroide promuove la sintesi ormonale. Di norma, gli ormoni tiroidei attraverso un segnale retroazione negativa prevengono l'ipersecrezione ormonale.