Sistema Endocrino: processi fisiologici e meccanismi di controllo ormonale

SISTEMA ENDOCRINO

L'integrazione delle funzioni di organi e tessuti è realizzata dal sistema nervoso e dal sistema endocrino. Sistema di comunicazione fra cellule ed organi che utilizza mediatori chimici (ormoni) rilasciati prevalentemente nella circolazione sanguigna.

Differenza tra segnali elettrici e ormoni

Grande differenza rispetto ai segnali elettrici:

• I segnali elettrici viaggiano solo nelle cellule nervose
• Gli ormoni vengono prodotti dalle cellule endocrine e rilasciati nel torrente circolatorio.

(a) Gli ormoni sono secreti nel sangue dalle ghiandole endocrine o da altre cellule. Solo le cellule bersaglio dotate di recettori per l'ormone rispondono al segnale. Sangue Cellula endocrina Cellula senza recettore Cellula dotata di recettore Cellula bersaglio Nessuna risposta Risposta

Processi fisiologici controllati dagli ormoni

• MANTENIMENTO DELL'OMEOSTASI
• Massa ossea (PTH, calcitonina, vit. D3)
• Massa muscolare (GH, androgeni)
• PA, volemia, bilancio acido/base (A, NA, ANP, T3, Angio II, CRF .... ) in COLLABORAZIONE con SN
• METABOLISMO ENERGETICO
• Azione DIRETTA su
• Anabolismo (insulina)
• Catabolismo (glucagone, steroidi surrenalici, A)
• Azione INDIRETTA
• leptina, steroidi sessuali, ormoni tiroidei
• CRESCITA E SVILUPPO (arresto) di organi e tessuti
• azione diretta su osso (steroidi sessuali, GH, IGF1)
• azione permissiva (es. T3 su GH-IGF1)
• MOTILITA', DIGESTIONE e ASSORBIMENTO
• ormoni gastrointestinali
• RIPRODUZIONE
• sviluppo dimorfico del sist. riproduttivo e SNC
• maturazione gameti
• caratteristiche fenotipiche genere-specifiche
• gravidanza e allattamento

Omeostatica Il sistema endocrino si coordina con quello nervoso per mantenere l'omeostasi. IPOTALAMO EPIFISI SISTEMA NERVOSO CENTRALE Encatalo Midollo spinale IPOFISI GHIANDOLE PARATIROIDI (sulla superficie posteriore della tiroide) Paratormone Adenoipofisi (lobo anteriore) ACTH, TSH, GH, PRL, FSH, LH e MSH CUORE Neuroipofisi (lobo posteriore) Rilascio di ADH e ossitocina Peptide natriuretico atriale Peptide natriuretico encefalico TIROIDE Tiroxina (T4) Triiodotironina (T3) Calcitonina RENE Eritropoietina (EPO) Calcitriolo (Capp. 19 e 26) TIMO (prima dell'involuzione nell'adulto) TESSUTO ADIPOSO Timosina Leptina Resistina SISTEMA NERVOSO PERIFERICO Norvi periferici GHIANDOLA SURRENALE TRATTO DIGERENTE Midollare: Adrenalina Noradrenalina Corticale: Numerosi ormoni (Cap. 25) Cortisolo, corticosterone, aldosterone, androgeni Insulina, glucagone GONADI Testicolo (maschio): Androgeni (testosterone), inibina Ovaio (femmina): Estrogeni (estradiolo), progestinici, inibina Martini, Timsons, Talitsch Anatomia Umana EdiSES EdiSES Ovaio ISOLE PANCREATICHE Testicolo Melatonina Produzione di ADH e ossitocina, secrezione di ormoni di regolazione 135Ormoni

Concentrazioni e rilascio degli ormoni

Gli ormoni agiscono a basse concentrazioni: nano-pico- femto molare (10-9, 10-12, 10-15 molare) Gli ormoni vengono rilasciati nel torrente circolatorio in seguito ad alterazioni ambientali. Il loro effetto è quello di controbilanciare l'azione delle alterazioni ambientali che ne hanno indotto il rilascio. Si intende in questo senso un'azione di omeostasi.

Funzioni endocrine e neuroendocrine

Funzione endocrina - l'ormone è sintetizzato da una cellula endocrina, rilasciato nel sangue e trasportato per via ematica a distanza. Funzione neuroendocrina - il segnale ormonale origina in un neurone, viene trasportato lungo l'assone e da questo liberato nel sangue (neuroormone). Gli ormoni possono anche agire su cellule molto vicine alle cellule secernenti. Funzione paracrina - il segnale ormonale è trasportato a cellule vicine attraverso il liquido interstiziale (b). Funzione autocrina - il segnale ormonale agisce sulla stessa cellula da cui è prodotto (c). (a) Gli ormoni sono secreti nel sangue dalle ghiandole endocrine o da altre cellule. Solo le cellule bersaglio dotate di recettori per l'ormone rispondono al segnale. Sangue Cellula endocrina Cellula senza recettore Cellula dotata di recettore Cellula bersaglio Nessuna risposta Risposta (b) I neurotrasmettitori sono molecole secrete da neuroni, che diffondono a breve distanza verso la cellula bersaglio. I neuroni comunicano anche tramite segnali elettrici. Segnale elettrico Cellula bersaglio Neurone (c) I neuroormoni sono molecole rilasciate da neuroni nel sangue per agire su bersagli distanti. Sangue Neuroni Cellula senza recettore Cellula dotata di recettore Nessuna risposta Risposta b C

Meccanismo d'azione degli ormoni

Target Cell for hormone A Target Cell for both hormones A and B Target Cell for hormone B Essendo presenti in circolo, gli ormoni entrano in contatto con TUTTE le cellule. SOLO le cellule che hanno i RECETTORI specifici di uno o più ormoni sono bersaglio della loro azione -> gli ormoni agiscono sempre tramite sistemi recettoriali Hormone A Hormone B Sangue Cellula endocrina Cellula senza recettore Cellula dotata di recettore Cellula bersaglio Nessuna risposta Risposta · Modulano le sintesi proteiche (lento)

Classificazione degli ormoni

Gli ormoni possono essere classificati in vari modi: In base alla sede di produzione - ipofisarioi, gonadici, surrenalici pancreatici, tiroidei In base alla struttura chimica - ormoni peptidici, steroidei o derivati da amminoacidi In base al recettore - di membrana o intracellulare Conservazione evolutiva degli ormoni: ormoni di altri organismi possono essere attivi nell'uomo (insulina estratta dal pancreas bovino/ suino). 136 Gli ormoni agiscono sulle cellule bersaglio fondamentalmente in 3 modi · Modulano la velocità di reazioni enzimatiche · Regolano i trasporti di membrana

Caratteristiche comuni degli ormoni

-Prodotti da organi o cellule specializzate · Ghiandole endocrine Epfis Ipofisi Tiroide e paratiroidi Timo Ghiandole surrenali Pancreas endocrino Testicol Ovale · Cellule endocrine - Neuroni ipotalamici - Nel tratto GI - Nel rene - Nel fegato - Nel cuore . Tessuti che cooperano all'attivazione di pro-forme ormonali - Cute (vitamina D) - Rene (vitamina D) . Il cuore secerne il peptide natriuretico atriale (ANP), ormone che aumenta l'escrezione del sodio nelle urine e diminuisce la pressione arteriosa. · Nel rene, i fibroblasti peritubulari sintetizzano eritropoietina (EPO). Nella midollare vengono prodotte prostaglandine che hanno azione vasodilatatrice. Secerne renina che converte angiotensinogeno in angiotensina II. . Il tessuto adiposo secerne leptina, che agisce nella regolazione a lungo termine dell'appetito e gioca un ruolo sull'inizio della pubertà. · Tratto digerente: produce 10 ormoni enterici che regolano l'alimentazione e la digestione: gastrina, serotonina, secretina, colecistochinina, grelina. · Nel tessuto osseo gli osteoblasti secernono osteocalcina, che aumenta la secrezione e l'attività dell'insulina e inibisce la deposizione di grassi.

Struttura chimica degli ormoni

1. Aa modificati Adrenalina, Noradrenalina, dopamina, ormoni tiroidei (tirosina) Melatonina (triptofano); i primi tre sono nt ma hanno anche funzione ormonale.
2. Polipeptidi e proteine Ormoni ipotalamici e ipofisarioi, insulina, glucagone, somatostatina
3. Steroidi e colesterolo Anelli chiusi (steroidi sessuali e surrenalici)
4. Derivati dell'acido arachidonico Prostaglandine, prostacicline, trombossani

La struttura e le proprietà di solubilità dell'ormone determinano: - Meccanismo di sintesi, immagazzinamento e secrezione dell'ormone da parte della cellula endocrina - Modalità di trasporto dell'ormone nel sangue - Meccanismo d'azione dell'ormone sulla cellula bersaglio 137

Ormoni derivati da amminoacidi

Tiroxina è l'aminoacido da cui sono sintetizzati le catecolamine e gli ormoni tiroidei. H H HO -0-I N H OH La tirosina è il precursore delle catecolamine degli ormoni tiroidei. Catecolamine sono sintetizzate modificando i gruppi laterali della tirosina. HO HO H H H O H OH Tiroxina (tetraiodotironina, T4) H H I HO 0 H C OH Triiodotironina (T3)

Tiroide e la sintesi di T3 e T4

La sintesi di questo ormone avviene nelle cellule della tiroide, che sono organizzate a formare questi follicoli. L'ormone viene sintetizzato dalle cellule che formano le pareti di questi follicoli e una volta sintetizzati sono mantenuti all'interno della colloide. Il loro processo di sintesi è peculiare in quanto le molecole di tirosina non sono libere nel citosol, ma sono coniugate ad un grosso peptide, la tireoglobulina. Nella tireoglobulina, che è una proteina vera e propria, abbiamo tanti residui di tirosina e, grazie alla presenza di attività enzimatiche di iodio, questi residui vengono iodinati e coniugati tra loro a generare le forme attive dell'ormone, la T3 e la T4. Questi sono poi mantenuti a livello della colloide e rilasciati quando il nostro organismo lo richiede, quindi quando la ghiandola è stimolata. Il processo richiede la presenza di trasportatori specifici per lo iodio e attività enzimatiche responsabili delle varie tappe della iodinizzazione e della coniugazione.

Midollare surrenale e la sintesi delle catecolamine

Le catecolammine sono rilasciate soprattutto a livello delle ghiandole surrenali, soprattutto nella midollare del surrene. Precursore = tirosina OH OH 1 HO 1 H c=0 Tirosina idrossilasi H c=0 DOPA decarbossilasi HH HO C -C-NH, HO- 1 -I H H Tirosina DOPA Dopamina Dopamina ß-idrossilasi HO H O H Ghiandola surrenale Noradrenalina HO- C -C-NH2 H H (a) Feniletanolamina N-metiltransferasi HO H O H CH, Zona glomerulosa Adrenalina HO C-C-NH Capsula - エ I Corticale Zona fasciculata Zona reticularis Midollare 5-IDROSSITRIPTAMINA (SEROTONINA) enzima acetilante H3C-O HN- HŇ CH3 5-IDROSSITRIPTOFANO OH HON H N triptofano idrossilasi H decarbossilasi NH2 TRIPTOFANO Pineal Gland HO N-ACETIL-SEROTONINA idrossindolo -o-metil trasferasi MELATONINA (5-METOSSI, N-ACETILTRIPTAMINA Ormoni tiroidei sono sintetizzati a partire da due molecole di tirosina e da atomi di iodio (I). H I H H H Dopamina HO H H H HC - N H Noradrenalina HO H H H HO C -N CH OH H Adrenalina colloid

Epifisi e sintesi di Melatonina

Il triptofano è il precursore della melatonina. La melatonina si trova nel sn nella ghiandola epifisi/ ghiandola pineale e controlla il ritmo di sonno e veglia. 138 I-O-I I-O-I :- C-NH2 + HO- C-C-NH2 H I-O-I HO O 1 H