IL SISTEMA ENDOCRINO

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1 IL SISTEMA ENDOCRINO

2 IPOFISI EPIFISI TIROIDE e PARATIROIDI TIMO SURRENALI Oltre alle ghiandole, presentate in questa pagina (Sistema Endocrino confinato), ci sono cellule sparse in tutti gli organi che formano il Sistema Endocrino diffuso.

3 Il nostro corpo possiede due grandi sistemi di comunicazione per mezzo dei quali mette in rapporto funzionale tutti gli organi. I due sistemi hanno il loro punto di incontro a livello dell ipotalamo, dove l uno influenza l altro (asse ipotalamo-ipofisario). Il primo è il Sistema Nervoso, ad azione rapida, che funziona per mezzo di correnti elettriche (gli impulsi nervosi) che viaggiano lungo i nervi. Il secondo è il Sistema Endocrino, lento e ciclico, che funziona per mezzo di molecole, gli ormoni, che circolano per mezzo del sangue e dei fluidi interstiziali.

4 IL SISTEMA ENDOCRINO E il sistema di comunicazione che tramite speciali molecole (ORMONI) prodotte da specifiche cellule secretorie (ENDOCRINE) controlla lo stato funzionale di altre cellule (BERSAGLI), che riconoscono l ormone per mezzo di specifiche molecole (RECETTORI). S.ENDOCRINO S.NERVOSO S.IMMUNITARIO L intero network di controllo è altamente integrato e provvede a garantire la sopravvivenza e la riproduzione mantendo la costanza del mezzo interno (OMEOSTASI) dell organismo nonostante le variazioni del mezzo esterno (AMBIENTE) in 4 cui questo vive (ADATTAMENTO).

5 ORGANIZZAZIONE ANATOMICA 1) SISTEMA ENDOCRINO CONFINATO Le cell.endocrine sono cellule epiteliali o nervose che formano organi ben definiti di cui rappresentano la popolazione cellulare preponderante. a) GHIANDOLE ENDOCRINE pd: la secrezione delle cellule endocrine epiteliali avviene all interno dell ambiente corporeo anziché all esterno o in cavità comunicanti all esterno (come nel caso delle gh. Esocrine) Adenoipofisi Tiroide e Paratiroidi Corticale Surrenale b) ORGANI NEURO-ENDOCRINI: le cell. endocrine sono NEURONI specializzati in senso secretorio Epifisi Neuroipofisi Midollare Surrenale 5

6 2) SISTEMA ENDOCRINO DIFFUSO Le cell.endocrine sono frammiste a una popolazione maggioriotaria di cellule non endocrine nell ambito di vari organi e tessuti. Isole pancreatiche Gonadi Cellule endocrine rene Cellule endocrine cuore Cellule endocrine di stomaco e intestino Tessuto adiposo

7 GLI ORMONI Gli ormoni sono messaggi chimici che vengono immessi nel sangue (secrezione endocrina) e inviati tramite questo alle cellule e organi bersaglio, dotati dei recettori adatti. Gli ormoni sono amine (per esempio, noradrenalina) o peptidi (per esempio, ormone follicolostimolante) o steroidi (per esempio, il progesterone) oppure derivati dell acido arachidonico (per esempio, le prostaglandine).

8 Se invece l ormone viene immesso nell ambiente circostante la cellula produttrice, dove sono presenti le cellule bersaglio, si parla di secrezione paracrina. In alcuni casi la cellula bersaglio è la stessa che produce l ormone e che quindi possiede sulla propria membrana i recettori specifici: si parla in tal caso di secrezione autocrina.

9 EFFETTI DELL AZIONE ORMONALE Gli ormoni immessi nel sangue raggiungono tutti i distretti corporei e tutte le cellule e agiscono con diversi meccanismi. La loro azione consiste nel modificare l attività delle cellule, influire sulla loro crescita e sul loro tasso di proliferazione e/o modificarne il metabolismo. Gli effetti biologici di ciascun ormone possono essere: SINGOLI: agisce selettivamente su un unico tipo di cellula o organo bersaglio: es. il TSH agisce solo sulla tiroide. MULTIPLI: agisce su differenti popolazioni di cellule bersaglio: es. i TH su quasi tutte le cellule dell organismo.

10 Gli effetti biologici di diversi ormoni possono essere: SINERGICI: l effetto dell uno si somma a quello dell altro o addiruttura si moltiplica es.: Glucagone, Adrenalina, Cortisolo, GH, TH concorrono ad aumentare glicemia. ANTAGONISTI: l effetto dell uno è contrastato da quello opposto di un altro ormone: es. Insulina abbassa la glicemia mentre l opposto fanno Adrenalina, Cortisolo, GH, glucagone, TH. MODULATORI: l effetto di un ormone è attenuato o amplificato da un altro ormone es. l Angiotensina II induce vasocostrizione renale attenuata da sintesi di PG vasodilatatrici promossa dalla stessa Angiotensina II

11 LA RETROAZIONE (feedback) Il feedback negativo e il feedback positivo La retroazione (feedback) consiste in un circuito chiuso nel quale l effetto prodotto sull organo bersaglio dall ormone, si riflette (torna indietro) a influenzare la ghiandola endocrina fino ad annullare gli effetti dell ormone. In genere i meccanismi di regolazione omeostatica si basano sul principio del feedback negativo, anche se esistono meccanismi a feedback positivo.

12 ESEMPIO DI FEED BACK NEGATIVO La secrezione di ormoni tiroidei (T3 e T4) è regolata da circuiti di feed back negativi. Il tasso ematico di ormoni tiroidei agisce sul SNC, assieme ad altri stimoli, il quale influenza la secrezione ipotalamica di TRH (releasing hormon) che costringe l adenoipofisi a secernere TSH. La secrezione di TRH è però regolata anche da circuiti di feed back più corti (frecce verdi) In modo da ottenere un accurato controllo del sistema della tiroide.

13 BIORITMI e SECREZIONE PULSATILE La secrezione di molti ormoni ha modalità PULSATILE: la concentrazione ematica presenta variazioni improvvise e transitorie (burst secretori), che possono essere più o meno ampie e più o meno frequenti nelle varie ore del giorno. Tali fluttuazioni hanno cadenze temporali abbastanza regolari per cui si può identificare un vero e proprio RITMO secretorio (BIORITMO). Il periodismo dei ritmi può essere di ~24 ore (circadiano o nictemerale) oppure più frequnte di 24 ore (ultradiano) o meno (infradiano).

14 La maggior parte dei bioritmi sono circadiani: la concentrazione ematica ormonale fluttua dai valori massimi intorno a certe ore (azimut) per poi scendere a valori minimi (nadir) per poi risalire al ciclo successivo. Esempi sono il bioritmo di CORTISOLO/ACTH, con azimut intorno alle 4 per poi scendere progressivamente con nadir intorno alle 24; GH e PRL hanno azimut nelle prime ore di sonno quindi la concentrazione cala e rimane bassa fino al sonno successivo; il TSH ha azimut alle indi scende con nadir alle 9-12 e poi risale lentamente fino a ciclo successivo.

15 Ritmi ULTRADIANI si possono sovrapporre al circadiano, con burst episodici più o meno ampi e ravvicinati: ad esempio TSH ha un burts ogni min. Classici ritmi INFRARADIANI sono le fluttazioni di FSH e LH, estrogeni e progesterone nei 28 giorni del ciclo mestruale, nel periodo pre-puberale e nel periodo menopausale.

16 L EPIFISI

17 EPIFISI Occhio pineale (terzo occhio) Produce la melatonina

18 Detta anche ghiandola pineale per la sua forma a pigna, è piccolissima e pesa intorno ai 100 mg. EPIFISI È situata nell encefalo, appoggiata ai tubercoli quadrigemini superiori. È annessa al diencefalo (epitalamo) e, dal punto di vista filogenetico, deriva dall organo pineale delle lucertole e coccodrilli (terzo occhio) che ha funzione di sensore di variazioni luminose nell ambiente (luce/buio).

19 Le cellule epifisarie, o pinealociti, sono dotate di numerosi prolungamenti che terminano a ridosso di capillari sinusoidi e sintetizzano l ormone melatonina, che è un amina con azione antigonadotropa. A partire dalla pubertà compaiono nell epifisi concrezioni calcificate extracellulari (sabbia pineale) chiaramente visibili nelle radiografie.

20 La sintesi e il rilascio della melatonina sono regolati dall alternarsi dei cicli luce/ buio: la produzione è massima di notte e minima di giorno. A questo ormone sono state attribuite azioni quasi miracolose, come rallentamento dell invecchiamento e della crescita dei tumori, cardioprotezione, attivazione delle risposte immunitarie, tutti effetti non dimostrati da dati scientifici. Più sicuri sono gli effetti della melatonina sulla maturazione delle gonadi, in quanto antagonista degli ormoni gonadotropi ipofisari, e sulla regolazione dei ritmi circadiani.

21 Il principale bersaglio della melatonina sembrano essere le gonadi, sulle quali la ghiandola svolge un attività inibente agendo proabilmente a livello ipotalamico sulla produzione di LHRH o direttamente a livello dell adenoipofisi sulla sintesi di LH. L epifisi sintetizza anche grandi quantità di serotonina da cui deriva la melatonina secondo un ritmo circadiano inverso, cioè con livelli massimi di serotonina durante il giorno e minimi durante la notte.

22 L IPOFISI

23 IPOFISI IPOFISI Veduta in NMR dell encefalo umano Sezione sagittale dell encefalo

24 L IPOFISI Peduncolo ipofisario Adenoipofisi Neuroipofisi Peso: 0,4-1 g 1,5 cm E importante sottolineare che a questo livello, sistema nervoso e apparato endocrino cooperano dal punto di vista funzionale e sono in situazione di dipendenza reciproca. Il concetto di asse ipotalamoipofisario infatti, esprime proprio questo rapporto di correlazione tra i due grandi sistemi di comunicazione, dove l uno influenza l attività dell altro e ne è a sua volta influenzato.

25 LA NEUROIPOFISI Parte intermedia NEUROIPOFISI Adenoipofisi

26 I NUCLEI IPOTALAMICI paraventricolare sopraottico tuber

27 GLI ORMONI DELLA NEUROIPOFISI Neuroipofisi Neuroipofisi Nucleo sopraottico Nucleo paraventricolare Tubulo renale VASOPRESSINA o ADH OXITOCINA

28 Gli RH elenco AZIONE DELLA PROLATTINA

29 GLI RH e IH e il SISTEMA PORTALE IPOFISARIO NUCLEI TUBERALI SISTEMA PORTALE

30 La secrezione ormonale adenoipofisaria è sotto il controllo degli ormoni di rilascio (RH) e di inibizione (IH) ipotalamici.

31 L ADENOIPOFISI Parte intermedia Neuroipofisi ADENOIPOFISI

32 GLI ORMONI DELL ADENOIPOFISI TSH: Tireotropo (Tiroide) ACTH: Adrenocorticotropo (Corticale del Surrene) FSH: Follicolostimolante (Ovaio e Testicolo) LH: Luteinizzante (Ovaio e Testicolo) PRL: Prolattina (Gh.mammaria) GH: Ormone della crescita MSH: Melanostimolante (Melanociti cutanei)

33 ESEMPIO DI COORDINAZIONE NEURO-ENDROCRINA STRESS, ADRENALINA E ACTH

34 ANOMALIE DEL- L ORMONE DELLA CRESCITA GH Un gigante ipofisario e un nano ipofisario tra due uomini di statura normale.

35 DISFUNZIONE DELL ORMONE DELLA CRESCITA: ACROMEGALIA

36 LE CELLULE DELL ADENOIPOFISI CELLULE CROMOFILE E CROMOFOBE

37 TUTTI GLI ORMONI DELL IPOFISI

38 LA TIROIDE

39 LA TIROIDE CARTILAGINE TIROIDEA TIROIDE TRACHEA

40

41 TYREOS + OIDOS

42 I FOLLICOLI TIROIDEI TETRAIODOTIRONINA (Tiroxina) TRI-IODOTIRONINA CALCITONINA

43 PRODUZIONE E RILASCIO DI T3 E T4

44 Magrezza, esoftalmo Pelle secca e flaccida

45 GOZZO TIROIDEO

46 CELLULE C PRODUTTRICI DI CALCITONINA LA CALCITONINA

47 LE PARATIROIDI

48 LE PARATIROIDI Veduta posteriore della faringe SONO SITUATE POSTERIORMENTE ALLA TIROIDE, IN NUMERO DI QUATTRO, RARA- MENTE PIU, SPESSO IMMERSE NEL PA- RENCHIMA TIROIDEO.

49 Disegno di sezione istologica di paratiroide umana con cellule principali, piccole e chiare, e cellule ossifile più grandi e colorabili.

50 CELLULE DELLE PARATIROIDI CELLULE PRINCIPALI: piccole dimensioni (4-7 mm), numerose, uniche presenti nel bambino fino a 5-6 anni. Contengono reticolo endoplasmatico granulare e apparati di Golgi. Sono responsabili della sintesi di paratormone. CELLULE OSSIFILE: grandi (8-10 mm), compaiono verso i 6 anni e diventano numerose. Sono prive di granuli, hanno citoplasma acidofilo (ossifilo) e ricchissimo di mitocondri e di granuli di glicogeno. Sono ricche di enzimi ossidativi (anidrasi carbonica). La funzione è sconosciuta, forse sono uno stadio immaturo delle cellule principali. CELLULE DI TRANSIZIONE: hanno meno mitocondri e glicogeno in quantità variabile, spesso sono in degenerazione.

51 Ultrastruttura di cellula principale di paratiroide umana,con numerosi piccoli granuli di secreto (paratormone). Ultrastruttura di una cellula ossifila di paratiroide umana. Si noti la ricchezza di mitocondri e di granuli d glicogeno.

52 Per effetto del paratormone aumenta l espulsione del fosfato con le urine, mentre il calcio viene riassorbito e la calcemia aumenta.

53 AZIONE DELLE PARATIROIDI E UN ESEMPIO DI CIRCUITO DI FEED BACK Ciascuna ghiandola paratiroide è sensibile ai cambiamenti indotti dal paratormone stesso nella concentrazione di Ca++ nel sangue. Quando la produzione di latte causa nella giovane mamma consumo di Ca++, cioè una diminuzione della calcemia, le paratiroidi se ne accorgono e aumentano la produzione di paratormone. Il PTH induce gli osteoclasti a rimuovere più C++ dal tessuto osseo e ciò ripristina la calcemia.

54 PARATORMONE E CALCITONINA SONO ANTAGONISTI

55 LE GHIANDOLE SURRENALI

56 LE GHIANDOLE SURRENALI Hanno la forma di un berretto frigio (o di un berretto dei puffi)

57 Si trovano nella parete addominale posteriore, appoggiate al polo superiore dei reni, un poco mediali. Hanno colorito giallastro e buona consistenza. Dopo la morte la parte centrale degenera e si liquefa, giustificando la vecchia dizione di capsule surrenali.

58 corticale Due ghiandole una dentro nell altra. midollare

59 LA CORTICALE DEL SURRENE ZONA GLOMERULARE (mineral-corticosteroidi) ZONA FASCICOLATA (glico-corticosteroidi) ZONA RETICOLARE (androgeni) MIDOLLARE Corticale del surrene al microscopio ottico

60 Cellule steroidogeniche della corticale del surrene

61 SOTTO L AZIONE DELL ACTH IPOFISARIO AZIONI DEGLI ORMONI SURRENALICI MINERALCORTICOIDI: ALDOSTERONE DESOSSICORTICOSTERONE GLICOCORTICOIDI: CORTISOLO CORTICOSTERONE ANDROGENI: ANDROSTENEDIONE DEIDROEPIANDROSTERONE

62 AZIONI DEGLI ORMONI SURRENALICI MINERALCORTICOIDI: agiscono sulla regolazione del volume dei liquidi extracellulari e sul metabolismo di Na e K. GLICOCORTICOIDI: intervengono nella maggior parte delle funzioni metaboliche. ANDROGENI: stimolano lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari maschili e favoriscono la sintesi delle proteine.

63 Meccanismo d azione della renina-angiotensina per la regolazione della secrezione di aldosterone

64 LA MIDOLLARE DEL SURRENE PRODUCE ADRENALINA E NORADRENALINA corticale Le cellule produttrici di noradrenalina sono marcate in marrone, mentre le cellule produttrici di adrenalina non sono colorate. midollare

65 Le cellule adrenergiche e noradrenergiche della midollare del surrene, sono neuroni modificati, per cui ricevono lo stimolo alla secrezione degli ormoni, direttamente dal sistema nervoso. IL RISULTATO E LA RAPIDITA DI AZIONE DEI DUE ORMONI

66 Cellule produttrici di noradrenalina Cellule produttrici di adrenalina

67 LA REAZIONE DI STRESS ADRENALINA Battito cardiaco..+++ Ritmo respiratorio Dilatazione bronchiale +++ Attività intestinale Glicemia +++ Attività nervosa Lipolisi..+++ Pupilla +++ Orripilazione.+++ Attività vescicale..+++ Sudorazione +++ Vasocostrizione perif..+++ Pressione sanguigna.. +

68 LA REAZIONE DI STRESS NORADRENALINA Battito cardiaco.. + Ritmo respiratorio Dilatazione bronchiale + Attività intestinale - Glicemia + Attività nervosa... Lipolisi..+++ Pupilla ++ Orripilazione. ++ Attività vescicale.. ++ Sudorazione ++ Vasocostrizione centr.+++ Pressione sanguigna..+++

69 Nella figura che apre questo capitolo erano indicate anche le gonadi (ovaie e testicoli) come appartenenti all apparato endocrino: di esse però si parlerà nei capitoli relativi agli apparati genitali.

70 SISTEMA ENDOCRINO DIFFUSO E costituito da cellule sparse entro epiteli (come le cellule cromaffini dell epitelio intestinale) o nel parenchima di organi pieni. Le cellule endocrine sono frammiste a una popolazione maggioriotaria di cellule epiteliali non endocrine nell ambito di vari organi e tessuti. Isole pancreatiche Cellule endocrine rene Cellule endocrine cuore Cellule endocrine dell intestino Tessuto adiposo

71 IL PANCREAS ENDOCRINO

72 IL PANCREAS ENDOCRINO Il pancreas, oltre che ghiandola esocrina annessa all apparato digerente,è anche una ghiandola endocrina in quanto ospita, fra gli acini ghiandolari, gruppi di cellule a secrezione interna dette Isole di Langerhans.

73 Le isole di Langerhans sono piccole formazioni sferoidali composte da quattro tipi cellulari, ciascuno dei quali produce un diverso ormone. FANNO PARTE DEL SISTEMA ENDOCRINO DIFFUSO β α sinusoidi Sezione di pancreas con un isola di Langerhans δ

74 LE CELLULE E GLI ORMONI PANCREATICI Le cellule A o α producono il glucagone, le cellule B o β producono l insulina, le cellule D o δ producono la somatostatina (GH-IH)e infine il quarto tipo di cellule F produce il polipeptide pancreatico (PP). GLUCAGONE: aumenta la glicemia favorendo la glicogenolisi nel fegato e il rilascio di glucosio nel sangue. INSULINA: abbassa la glicemia favorendo la glicogenosintesi nel fegato e nei muscoli scheletrici e l utilizzo di glucosio da parte delle cellule. SOMATOSTATINA: sopprime il rilascio di glucagone e insulina e riduce l assorbimento di nutrienti da parte dell intestino. Viene prodotta anche dall ipotalamo con funzione di inibire l ormone della crescita (GH-IH. POLIPEPTIDE PANCREATICO (PP): inibisce la contrazione della colecisti e controlla l assorbimento intestinale.

75 MECCANISMO D AZIONE DI INSULINA E GLUCAGONE

76 L ENTEROCRININA è secreta all arrivo del chimo nel duodeno. Stimola la produzione di muco alcalino. La COLECISTOCHININA (CCK) viene secreta all arrivo del chimo contenente proteine e lipidi in parte digeriti. Provoca il rilascio dello sfintere di Oddi, la contrazione della colecisti e l ingresso di bile. Stimola la produzione di enzimi pancreatici, inibisce la motilità e la secrezione gastrica e può ridurre la sensazione di fame. Il PEPTIDE GASTROINIBITORE (GIP) è secreta all arrivo del chimo nel duodeno. Stimola il rilascio di insulina, inibisce la motilità e la secrezione gastrica, stimola la sintesi dei lipidi nel tessuto adiposo e l utilizzo di glucosio nei muscoli scheletrici. La GASTRINA viene secreta all arrivo di chimo contenente grandi quantità di proteine non digerite. Stimola la produzione di acidi ed enzimi gastrici e aumenta la motilità dello stomaco. E secreta anche dallo stomaco.

77 La SECRETINA viene secreta all arrivo del chimo nel duodeno. Stimola il pancreas a produrre sostanze tampone, il fegato ad aumentare la secrezione biliare e inibisce la motilità e la secrezione gastrica. Il PEPTIDE INTESTINALE VASOATTIVO (VIP) viene secreto all arrivo del chimo nel duodeno. Stimola la secrezione tampone del duodeno, inibisce la secrezione acida gastrica e fa dilatare i capillari sanguigni intestinali. La MOTILINA viene secreta in piccole quantità e stimola le contrazioni intestinali. La VILLICHININA influisce sul movimento dei villi intestinali e sul flusso linfatico. La SOMATOSTATINA inibisce la secrezione gastrica. E prodotta anche dalle cellule δ degli isolotti pancreatici.

78 CELLULE ENDOCRINE DEL TESSUTO ADIPOSO Gli adipociti producono due ormoni, la LEPTINA e la RESISTINA La LEPTINA controlla l appetito con meccanismo di feed back negativo. Dopo ogni pasto abbondante glucosio e lipidi sono immagazzinati nel tessuto adiposo che sintetizza trigliceridi di deposito (appunto il grasso). Il tessuto adiposo rilascia LEPTINA che stimola i neuroni del centro della fame sito nell ipotalamo. Il risultato è una sensazione di sazietà. Altra azione della LEPTINA è lo stimolo alla sintesi di gonadotropine e questo spiega perché le bimbe magre entrano in pubertà più tardi e perché le donne in carne siano più fertili.