Il sistema endocrino Il sistema endocrino sistema ormonale ghiandole cellule proteiche lipidiche organismo umano sistema nervoso

Transcript

1 Il sistema endocrino Il sistema endocrino o sistema ormonale è rappresentato da un insieme di ghiandole e cellule (dette ghiandole endocrine e cellule endocrine) le quali secernono delle sostanze proteiche o lipidiche chiamate ormoni. Il sistema endocrino gestisce il funzionamento dell'organismo umano o in collaborazione con il sistema nervoso Gli ormoni vengono emessi dal citoplasma delle cellule, dove sono contenuti in granuli o vescicole, e riversati direttamente nel tessuto circostante e/o nel torrente circolatorio, da dove raggiungono successivamente gli organi bersaglio dove esplicano la loro specifica azione. Ogni ormone raggiunge attraverso il sangue tutti i punti dell'organismo, ma ha poi azione solo sulle cellule dotate di opportuni recettori. Ad esempio l'ormone insulina rilasciato dalle ghiandole endocrine del pancreas agisce su recettori cellulari che determinano l'apertura di canali appositi per l'assorbimento del glucosio fondamentale nutriente da cui le cellule ricavano energia, determinando un abbassamento della glicemia. Un singolo ormone può espletare il suo compito in più sedi e compiti diversi in sedi differenti, persino compiti opposti come è il caso, ad esempio, dell'adrenalina, che mentre aumenta il flusso sanguigno ai muscoli scheletrici lo riduce in corrispondenza del tratto gastrointestinale. Per l'apparato endocrino non si può parlare di continuità anatomica, ma di continuità funzionale: se ad esempio il sistema nervoso si dirama in ogni punto dell'organismo, ma funziona solo fintanto che le informazioni possono essere condotte di neurone in neurone al sistema nervoso centrale, gli organi endocrini sono invece localizzati in sedi distanti dal punto in cui servono gli ormoni prodotti. Il funzionamento del sistema endocrino è caratterizzato da una complessa regolazione volta a rispondere perfettamente alle esigenze dell'organismo. La produzione e liberazione di ogni ormone dipende da fattori stimolanti o inibenti, in alcuni casi rappresentati dalla stessa azione che si vuole produrre: tornando all'esempio dell' insulina questa viene prodotta e secreta nel sangue in quantità proporzionale al valore della glicemia realizzando la sua funzione ipoglicemizzante con un meccanismo, molto utilizzato nell'organismo, che prende il nome di feedback; in altri casi vi è un controllo attraverso il sistema nervoso periferico come avviene per la liberazione di adrenalina da parte delle ghiandole surrenali che è stimolata da un impulso nervoso di tipo simpatico; in altri casi sono gli ormoni stessi a fungere da fattori di stimolo o di inibizione, come è il caso di molti ormoni ipofisari che hanno come organo bersaglio altre ghiandole o cellule endocrine

2 L'assenza di ormoni determina importanti patologie : diabete dovuto all'assenza di insulina; ipotiroidismo per assenza degli ormoni tiroidei (T3 e T4). Così come anche l'eccesso: ipertiroidismo; iperparatiroidismo per eccesso di paratormone, ormone prodotto dalle paratiroidi Le principali ghiandole endocrine Una ghiandola endocrina è una ghiandola di origine epiteliale che secerne ormoni. L'insieme di ghiandole e cellule endocrine costituiscono il sistema endocrino. Queste ghiandole sono prive del dotto escretore, e quindi versano gli ormoni direttamente nel sangue e, attraverso questo, raggiungono tutti gli organi e i tessuti, a differenza delle altre ghiandole che, mediante appositi condotti, secernono i loro liquidi nelle cavità del corpo (ad esempio, le ghiandole salivari nella bocca, il pancreas nell'intestino...). Le ghiandole principali dell uomo sono: Ipofisi, epifisi, tiroide, paratiroidi, il timo, le surrenali, le gonadi e il pancreas endocrino. Le ghiandole del sistema endocrino vengono suddivise in tre gruppi: Ghiandole a struttura epiteliale ipofisi: si trova adagiata nella Sella turgica dell ipotalamo e si divide in tre lobi, secernenti ormoni diversi. Il lobo anteriore produce l ormone somatotropo che controlla la crescita, la prolattina che controlla lo sviluppo del seno e induce la produzione del latte, gli ormoni luteinizzante e follicolostimolante che contribuiscono al controllo delle gonadi, la tireotropina che stimola la tiroide a produrre diversi ormoni tra i quali la tiroxina, indispensabili al controllo del metabolismo. La parte posteriore dell'ipofisi secerne l'ormone diuretico che controlla l'equilibrio idrico dell'organismo. tiroide: è situata nella parte frontale del collo (al di sotto della laringe) e produce due importanti ormoni, la tiroxina e la triiodiotiroxina, che controllano il metabolismo del corpo umano. Paratiroidi:sono quattro piccole ghiandole poste dietro alla tiroide, che secernono il paratormone che controlla il metabolismo specifico del calcio e del fosforo. Ghiandole surrenali: si trovano al di sopra dei reni e agiscono sul sistema neurovegetativo con l'adrenalina e la noradrenalina; inoltre secernono il cortisone e l'idrocortisone, attraverso i quali viene regolato il

3 metabolismo del sodio e del potassio, il bilancio idrico e il metabolismo delle proteine e dei carboidrati. Ghiandole a doppia funzione Pancreas: regola il metabolismo del glucosio grazie all insulina e al glucagone prodotti entrambi da gruppi di cellule denominate isolotti di Langerhans. Gonadi: le ovaie nella donna, attraverso gli ormoni estrogeni sviluppano i caratteri sessuali primari e secondari e regolano le funzioni sessuali; prodotto dalle cellule del corpo luteo è il progesterone che prepara l'utero alla gravidanza. I testicoli nell'uomo secernono il testosterone che controlla i caratteri sessuali secondari e stimola la crescita delle ossa e dei muscoli. Gli ormoni Un ormone è un messaggero chimico che trasmette segnali da una cellula (o un gruppo di cellule) ad un'altra cellula (o altro gruppo di cellule). Tale sostanza è prodotta da un organismo con il compito di modularne il metabolismo e/o l'attività di tessuti ed organi dell'organismo stesso. Gli ormoni sono prodotti da ghiandole endocrine, che li riversano nei liquidi corporei. Gli ormoni sono classificati, in base alla struttura, in tre gruppi: ormoni peptidici ormoni steroidei ormoni derivati da amminoacidi Ormoni peptidici Sono degli ormoni costituiti da proteine. Vengono sintetizzati sotto forma di preormoni e solo dopo una successiva modificazione divengono attivi. Altri ormoni di natura protidica sono l'insulina prodotta dalle cellule β del pancreas e il TRH, prodotto dall'ipotalamo che è un importante fattore di rilascio che va ad agire sull'ipofisi per il rilascio dell'ormone tireostimolante (TSH), che a sua volta va ad agire sulla tiroide. Gli ormoni protidici viaggiano nel circolo sanguigno fino ad arrivare alle cellule bersaglio. Qui, essendo polari, non riescono ad oltrepassare la membrana ma si legano a particolari recettori intramembranali. Il loro attacco attiva l'adenilato ciclasi un enzima che forma AMPc (AMPciclico) partendo da ATP (adenosintrifosfato) e questo, con funzione di secondo

4 messaggero, va a fosforilare, e quindi ad attivare, tutti gli enzimi necessari per la risposta ormonale. Ormoni steroidei Sono ormoni di natura lipidica e derivano da un precursore comune che è il colesterolo. La trasformazione del colesterolo in ormoni steroidei interessa una quantità di materiale irrilevante, ma di estrema importanza fisiologica. Gli ormoni steroidei formano un gruppo di ormoni lipofili che agiscono sul metabolismo, sulla crescita e la riproduzione. Anche essi viaggiano nel flusso circolatorio, trasportati da particolari proteine che prendono il nome di carrier. Questo fa in modo che l'ormone possa raggiungere le cellule bersaglio. Tra gli ormoni steroidei abbiamo: androgeni tra i più noti il testosterone, a 19 atomi di carbonio, prodotto in maggior parte dal testicolo e dalle ghiandole surrenali nell'uomo. Nella donna è prodotto in piccole quantità dalle cellule della teca e dalle ghiandole surrenali. L'androsterone prodotto dall'ovario. Entrambi sono importanti per la determinazione dei caratteri sessuali e del comportamento conseguente. estrogeni a 18 atomi di carbonio. Tra i più importanti c'è l'estradiolo, prodotto dalle ovaie, importante per l'accumulo di acidi grassi. progestinici a 21 atomi di carbonio. Tra i più importanti c'è il progesterone prodotto dalle ovaie e dalla placenta. Ormoni derivati da amminoacidi Sono composti chimici derivati dalla modificazione di amminoacidi. Alcuni esempi sono ormoni tiroidei (tiroxina e triiodiotiroxina) Meccanismo d azione degli ormoni: La funzione degli ormoni è di regolare i processi biologici che si svolgono in tutti gli organi e i tessuti. Le cellule possiedono già in sé i meccanismi intrinseci di regolazione delle proprie funzioni; il controllo ormonale si sovrappone alla regolazione locale, modulandola in accordo con le esigenze dell economia generale dell organismo. L azione degli ormoni può essere rapida, cioè con effetto immediato (come nel caso dell adrenalina, della

5 noradrenalina e degli ormoni post-ipofisari), o lenta, con un periodo di latenza di diverse ore o anche di giorni. 1. Si parla di azione diretta quando l ormone agisce direttamente sull organo bersaglio (per esempio, nel caso degli androgeni e degli estrogeni sugli organi genitali); 2. di azione indiretta quando l ormone agisce mediante un altra ghiandola che produce ormoni ad azione diretta (per esempio, le gonadotropine ipofisarie che stimolano l ovaio a produrre estrogeni); si parla infine 3. di azione condizionata se l ormone agisce direttamente sull organo bersaglio, ma il suo effetto dipende dallo stato in cui si trovano le cellule. La gluconeogenesi o biosintesi del glucosio La gluconeogenesi è la sintesi di glucosio a partire da precursori non saccaridici. Negli animali superiori ha luogo prevalentemente nel fegato ed in piccola parte nella corteccia surrenale. La gluconeogenesi è attiva principalmente in condizioni di digiuno o durante un intenso sforzo fisico, e consente il mantenimento dei livelli normali di glicemia dopo l'esaurimento del glucosio alimentare e di quello proveniente dal glicogeno epatico. La gluconeogenesi è fondamentale per rifornire di glucosio il cervello, gli eritrociti, il cristallino, la midollare del surrene, i tessuti embrionali, per tutti questi il glucosio è l unica o la principale sostanza nutriente. I precursori del glucosio negli animali sono il lattato, il piruvato, il glicerolo e gli amminoacidi glucogenici La gluconeogenesi non è esattamente l inverso della glicolisi. Delle 10 reazioni della gluconeogenesi 7 sono l inverso della glicolisi e sono catalizzate dagli stessi enzimi ma nella direzione opposta. 3 reazioni della glicolisi sono essenzialmente irreversibili: la n.1 produzione di glucosio 6-fosfato da glucosio (enzima esochinasi). la n.3 produzione di fruttosio-1,6-bisfosfato da fruttosio 6-fosfato (enzima fosfofruttochinasi) la n.10 produzione di piruvato da fosfoenolpiruvato (enzima piruvato chinasi). Queste reazioni sono caratterizzate da una variazione di energia libera G molto negativa.

6 Nella gluconeogenesi queste reazioni sono catalizzate da enzimi diversi e sono comunemente indicate come le tre deviazioni dalla glicolisi. Negli animali entrambe le vie sono a localizzazione prevalentemente citosolica 1. Nella prima deviazione si registra formazione di fosfoenolpiruvato a partire da piruvato, passando attraverso reazioni intermedie. Dal piruvato si ottiene ossalacetato grazie all'enzima piruvato carbossilasi. L'ossalacetato così prodotto viene ridotto a malato grazie all'enzima malato deidrogenasi. Nella reazione successiva il malato viene riossidato ad ossalacetato e infine quest'ultimo viene convertito in fosfoenolpiruvato dalla fosfoenolpiruvato chinasi. 2. La seconda deviazione permette di ricavare fruttosio fosfato a partire dal reagente fruttosio - 1,6 - bisfosfato. L'enzima catalizzante questa reazione è la fruttosio - 1,6 - bisfosfatasi. 3. Infine la terza deviazione, che consente di ottenere la molecola di glucosio a partire dal glucosio fosfato è catalizzata dalla glucosio fosfatasi. La gluconeogenesi è energicamente dispendiosa. Solitamente, la carenza di glucosio avviene durante il digiuno e quindi un costante apporto di zuccheri è necessario affinché il cervello possa svolgere le proprie attività metaboliche. La gluconeogenesi avviene nel momento in cui il Glucagone, ormone secreto dalle cellule α del pancreas, colpisce dei recettori bersaglio presenti sugli epatociti ed altri presenti sugli adipociti. Nelle prime cellule avviene la gluconeogenesi mentre nelle seconde, viene stimolata la lipoproteina lipasi a scindere i trigliceridi in glicerolo e molecole di acidi grassi; questi ultimi, verranno convertiti in acetil-coa e inviati nei processi catabolici per la produzione di energia sotto forma di ATP.