IL SISTEMA ENDOCRINO 1

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1 IL SISTEMA ENDOCRINO 1

2 I messaggeri chimici I messaggeri chimici coordinano le diverse funzioni dell organismo Gli animali regolano le proprie attività per mezzo di messaggeri chimici. Un ormone è una molecola segnale che viene secreta nel sistema circolatorio (di solito nel sangue) e trasmette messaggi di regolazione al corpo. Le molecole viaggiano nel sangue fino a raggiungere le cellule bersaglio. 2

3 Gli ormoni sono secreti dalle ghiandole endocrine e dalle cellule neurosecretrici. Vescicole secretrici Vaso sanguigno Vaso sanguigno Cellula bersaglio Cellula neurosecretrice Cellula bersaglio Cellula endocrina Molecole ormonali Molecole ormonali Figura 21.1A, B 3

4 Alcune sono solo ghiandole endocrine, poiché hanno come unica e principale funzione quella di secernere ormoni nel sangue. Diverse altre ghiandole, invece, hanno funzioni sia endocrine, sia esocrine, cioè secernono sia sostanze che riversano all esterno del corpo, sia sostanze che riversano in cavità comunicanti con l esterno. 4

5 L insieme delle cellule che secernono gli ormoni costituisce il sistema endocrino, il principale sistema di regolazione chimica dell organismo. Il sistema endocrino spesso collabora con l altro principale sistema di coordinazione del corpo, il sistema nervoso. 5

6 Il sistema endocrino umano Una visione d insieme sul sistema endocrino dei vertebrati Il sistema endocrino dei vertebrati comprende più di una dozzina di ghiandole che secernono più di 50 ormoni. Ipotalamo Ghiandola pineale Tiroide Paratiroidi Timo Ghiandole surrenali Pancreas Ipofisi Ovaia (nella femmina) Figura 21.3 Testicolo (nel maschio) 6

7 Per trasmettere informazioni agli organi, l'organismo, oltre che del sistema nervoso, si serve di speciali sostanze chimiche, gli ormoni, prodotte da particolari ghiandole dette endocrine. A differenza del sistema nervoso, dove le informazioni sono trasmesse molto rapidamente, l'apparato endocrino agisce lentamente. 7

8 Gli ormoni che si diffondono nel sangue necessitano di 5-10 secondi per scatenare il primo effetto. Normalmente, agiscono nell'arco di 30 minuti fino a tre ore, mentre alcuni, come l'ormone della crescita, dà effetti che sono visibili solo dopo alcuni mesi. 8

9 Molti ormoni hanno un ampia gamma di cellule bersaglio. Altri ormoni, invece, esercitano la loro azione solo su pochi tipi di cellule bersaglio. 9

10 Ricordiamo alcune ghiandole che producono ormoni: l'ipofisi, il pancreas, le ghiandole surrenali, la tiroide e le ovaie e la placenta per le donne e i testicoli per gli uomini. 10

11 L ipotalamo è strettamente connesso all ipofisi e collega tra loro i sistemi nervoso ed endocrino L ipotalamo è il principale centro di controllo del sistema endocrino e utilizza l ipofisi per comunicare con altre ghiandole. Encefalo Ipotalamo Tessuto osseo Neuroipofisi Adenoipofisi Figura 21.4A 11

12 L'ipofisi (ghiandola pituitaria) è un organo che ha le dimensioni di una nocciola ed un peso di 0,4-1 g. È situata al di sotto dell'ipotalamo a cui è collegata con il peduncolo ipofisario. L'ipofisi produce numerosi ormoni che a loro volta regolano l'attività di altre ghiandole endocrine, esercitando una funzione di controllo sul sistema ormonale. Per tale funzione è stata anche definita ghiandola "maestra". 12

13 L ipotalamo controlla il lobo anteriore dell ipofisi (adenoipofisi) secernendo due tipi di ormoni nei brevi vasi sanguigni che collegano i due organi: gli ormoni di rilascio stimolano la secrezione di ormoni da parte dell adenoipofisi; gli ormoni di inibizione la bloccano. 13

14 Ipotalamo Le cellule neurosecretrici del lobo posteriore dell ipofisi (neuroipofisi) sintetizzano l ossitocina e l ormone antidiuretico (ADH). Ormone Neuroipofisi Vaso sanguigno Cellula neurosecretrice Adenoipofisi Ossitocina Ossitocina ADH ADH Figura 21.4B Muscolatura uterina ghiandole mammarie Tubuli renali 14

15 Il lobo anteriore dell ipofisi (adenoipofisi) secerne l ormone tireotropo (TSH), l ormone adrenocorticotropo (ACTH), l ormone follicolostimolante (FSH), l ormone luteinizzante (LH), l ormone della crescita (GH), la prolattina (PRL) e le endorfine. Cellula neurosecretrice Vaso sanguigno Ormoni di rilascio dell ipotalamo Cellule endocrine dell adenoipofisi Ormoni TSH ACTH FSH e LH Somatotropina (GH) Prolattina (PRL) Endorfine Figura 21.4C Tiroide Corticale Testicoli surrenale e ovaie L intero Ghiandole corpo mammarie (nei mammiferi) Recettori encefalici del dolore 15

16 La secrezione della tiroxina da parte della tiroide è controllata da meccanismi a feedback negativo. Ipotalamo Inibizione TRH Adenoipofisi Inibizione TSH Tiroide Figura 21.4D Tiroxina 16

17 Ormoni e omeostasi La tiroide regola lo sviluppo e il metabolismo La tiroide produce due ormoni amminici molto simili tra loro, entrambi contenenti iodio: la tiroxina, spesso chiamata T 4 perché la sua molecole contiene quattro atomi di iodio. la tiiodotironina, detta anche T 3 perché contiene tre atomi di iodio. 17

18 La presenza nel sangue di quantità eccessive o ridotte di degli ormoni tiroidei può determinare gravi malattie metaboliche. Figura 21.5A Una forma di ipertiroidismo 18

19 La mancanza degli ormoni T 3 e T 4 provoca l interruzione di uno dei meccanismi a feedback che controllano l attività tiroidea. Ipotalamo Nessuna inibizione TRH Adenoipofisi Nessuna inibizione Tiroide TSH Assenza di iodio Insufficiente produzione di T 4 e T 3 Figura 21.5B La tiroide si ingrossa e forma il gozzo 19

20 Gli ormoni prodotti dalla tiroide e dalle paratiroidi regolano l omeostasi del calcio La concentrazione ematica del calcio è regolata da due ormoni peptidici: la calciotonina, prodotta dalla tiroide, e l ormone paratiroideo (PTH), sintetizzato dalle paratiroidi. Questi due ormoni sono detti ormoni antagonisti perché producono effetti opposti tra loro: la calciotonina fa abbassare la calcemia, mentre il PTH la fa aumentare. 20

21 Calcitonina La ghiandola tiroide libera calcitonina Stimola il deposito di ioni Ca 2+ nelle ossa Riduce l assorbimento di ioni Ca 2+ nei reni Regolazione della concentrazione del calcio nel sangue Stimola il rilascio di ioni Ca 2+ dalle ossa Stimolo: l aumento del livello ematico di ioni Ca 2+ Aumenta l assorbimento di ioni Ca 2+ nei reni Omeostasi: normale livello ematico del calcio (circa 10 mg/100ml) Aumentano gli ioni Ca 2+ nel sangue Vitamina D attiva Aumenta l assorbimento di ioni Ca 2+ da parte dell intestino PTH Diminuiscono gli ioni Ca 2+ nel sangue Stimolo: la diminuzione del livello ematico di ioni Ca 2+ Le ghiandole paratiroidi rilasciano l ormone paratiroideo (PTH) Ghiandola paratiroide Figura

22 Il pancreas è allo stesso tempo una ghiandola a secrezione esterna ed interna e perciò si parla di pancreas esocrino ed endocrino. Immerse nel pancreas esocrino si trovano qua e là delle isole costituite da cellule particolari. Sono queste cellule che producono le sostanze immesse direttamente nel sangue e costituiscono, perciò, il pancreas endocrino. Queste isole sono chiamate isole di Langerhans. 22

23 Le isole di Langerhans producono l insulina, sostanza fondamentale per l utilizzo degli zuccheri da parte del corpo umano, ma producono anche il glucacone, un ormone che ha, in un certo senso, effetti opposti a quelli dell insulina. L insulina riduce il glucosio ematico ed è un ormone di importanza vitale. La secrezione di insulina è stimolata dall iperglicemia ed è in antagonismo con il glucagone. L effetto del glucagone è quello di aumentare il livello di glucosio nel sangue. La secrezione di glucagone è stimolata dalla ipoglicemia. L ottimale utilizzo degli zuccheri da parte dell organismo, dipende, perciò, da un corretto bilanciamento tra le due sostanze prodotte dal pancreas endocrino. 23

24 L insulina fa sì che le cellule prelevino più glucosio dal sangue e stimola il metabolismo cellulare del glucosio. Il glucagone rende disponibili le molecole energetiche, inducendo le cellule del fegato a demolire il glicogeno in glucosio, che viene poi rilasciato nel sangue. 24

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26 Regolazione della concentrazione del glucosio nel sangue Le cellule beta del pancreas sono stimolate a liberare insulina nel sangue Alto livello ematico di glucosio Insulina Le cellule del corpo assorbono più glucosio Il fegato preleva glucosio dal sangue e lo immagazzina sotto forma di glicogeno Il livello ematico del glucosio cala fino a un punto critico: diminuisce lo stimolo per la liberazione di insulina Stimolo: il livello ematico di glucosio aumenta (per esempio, dopo aver mangiato un pasto ricco di carboidrati) Omeostasi: normale livello ematico di glucosio (circa 90 mg/100ml) Stimolo: Il livello ematico di glucosio cala (per esempio, saltando un pasto) Si ristabilisce il corretto livello di glucosio ematico: diminuisce lo stimolo per la liberazione di glucagone Il fegato demolisce il glicogeno e libera glucosio nel sangue Glucagone Le cellule alfa del pancreas sono stimolate a liberare glucagone nel sangue Figura

27 COLLEGAMENTI Il diabete è una malattia endocrina piuttosto comune Il diabete mellito è una grave malattia ormonale che colpisce circa il 5% della popolazione occidentale. Si manifesta quando non vi è sufficiente quantità di insulina nel sangue (diabete di tipo I o insulino-dipendente); oppure quando le cellule non sono in grado di rispondere all insulina (diabete di tipo II o insulino-indipendente). 27

28 Le gonadi secernono gli ormoni sessuali Gli ormoni sessuali sono ormoni steroidei che regolano la crescita e lo sviluppo dell individuo nonché i cicli riproduttivi e il comportamento sessuale. Gli estrogeni, i progestinici e gli androgeni sono prodotti dalle gonadi e la loro sintesi è regolata dall ipotalamo e dal lobo anteriore dell ipofisi. 28

29 Gli estrogeni regolano il funzionamento del sistema riproduttore femminile e lo sviluppo di determinati caratteri femminili. I progestinici sono coinvolti soprattutto nella preparazione dell utero per garantire all embrione condizioni di sviluppo adeguate. 29

30 Gli androgeni stimolano lo sviluppo e il mantenimento del sistema riproduttore maschile. Figura

31 Da notare che sia maschi che femmine producono ormoni sia maschili che femminili, ma gli androgeni prevalgono nell'uomo e gli estrogeni nella donna. 31

32 Le ghiandole surrenali attivano la risposta corporea allo stress Le ghiandole surrenali sono composte da due regioni: la midollare, più interna, e la corticale, più esterna. La midollare surrenale produce ormoni che assicurano una risposta rapida e immediata a situazioni di stress. 32

33 Le cellule dell ipotalamo attivate da situazioni di stress, mandano a loro volta impulsi a cellule nervose del midollo spinale che si estendono fino alla midollare surrenale, la quale di conseguenza rilascia nel sangue adrenalina e noradrenalina. Questi due ormoni inducono le cellule del fegato a liberare glucosio, aumentandone così la disponibilità per il lavoro cellulare. 33

34 Quando una persona è impaurita, eccitata o innervosita, il suo cervello manda messaggi attraverso un nervo alle ghiandole surrenali, le quali immediatamente liberano adrenalina nel sangue. L'adrenalina ha numerosi effetti che servono a far fronte a una situazione di pericolo. Per esempio fa battere più in fretta il cuore, rifornendo così più rapidamente di ossigeno il cervello e i muscoli: questo fornisce ad essi più energia per "combattere o fuggire". L'adrenalina inoltre ha anche la funzione di contrastare i sintomi allergici, per cui le persone che rischiano uno "shock anafilattico" a causa di punture di insetti o per gravi allergie ad alimenti portano spesso con sé adrenalina iniettabile. 34