Il sistema endocrino regola il funzionamento del corpo Il sistema endocrino comprende vari organi e tessuti che producono e secernano ormoni. Qual è il ruolo degli ormoni? Gli ormoni sono dei messaggeri chimici prodotti in zone specifiche che sono in grado, una volta ricevuto uno stimolo, di modificare il comportamento di una cellula specifica per regolare le varie attività corporee (accrescimento, sintesi proteica, proliferazione, ecc ). Il sistema endocrino controlla quindi varie attività nel corso della nostra vita. Il metabolismo, quindi la trasformazione di quello che mangiamo con tempi di elaborazione differenti. La crescita, con lo sviluppo di nuovi tessuti. La riproduzione con la formazione della maturità sessuale e le capacità riproduttive. Nel corpo ci sono organi importanti appositi che producono ormoni: le ghiandole. Ne esistono di due tipi: esocrine ed endocrine. Le ghiandole esocrine sono quelle che secernano sostanze all esterno del corpo o in cavità comunicanti con l esterno. Ne fanno parte le ghiandole sudoripare, lacrimali o salivari. Le ghiandole endocrine, che compongono il sistema endocrino, producono ormoni che vengono rilasciati nel circolo sanguigno. Il sistema endocrino gestisce il funzionamento dell'organismo umano o animale in collaborazione con il sistema nervoso. Il funzionamento di molte ghiandole è regolato dall ipotalamo, il centro di controllo del sistema endocrino che regola l attività dell ipofisi. L ipofisi la troviamo in una cavità alla base del cerfello, sotto l ipotalamo, e secerne una grande varietà di ormoni in grado di regolare molte funzioni corporee. Vi sono poi le ghiandole paratiroidi situate posteriormente alla tiroide. Alcuni ormoni prodotti in queste ghiandole controllano i livelli di calcio nel sangue. Un malfunzionamento della secrezione può portare a calcoli renali o a problemi ossei. La dieta, con la giusta assunzione di calcio, è un ottimo modo per non incorrere in problemi. La tiroide invece regola il metabolismo, consumo di ossigeno, livelli di calcio e temperatura corporea (per quest ultimo il centro più importante resta l ipotalamo). La parte endocrina del pancreas regola l omeostasi dei livelli di glucosio nel sangue. Le ghiandole surrenali, che si trovano sopra ogni rene, regolano il metabolismo e le risposte allo stress. Per quanto riguarda invece la maturità sessuale, i testicoli e le ovaie producono spermatozoi e ovuli. Come funzionano gli ormoni? Ricevuto un determinato stimolo le cellule delle varie ghiandole cominceranno a produrre delle vescicole contenenti gli ormoni. Queste vescicole viaggiano all interno del citoplasma cellulare fino a quando non si fondono con la membrana plasmatica. Qui vengono a contatto con l esterno e gli ormoni possono essere rilasciati nel sangue e raggiungere le cellule bersaglio dotate di recettori specifici per quel determinato ormone. Esistono due tipi di ormoni: idrosolubili e liposolubili. Gli ormoni idrosolubili, cioè solubili in acqua si legano a dei recettori che sporgono dal corpo cellulare della cellula bersaglio. Legandosi a questo sito rilasciano delle sostanze chimiche che trasmettono un segnale all interno della cellula in grado di cambiare l attività proteica della stessa. Gli ormoni liposolubili invece attraversano la membrana plasmatica della cellula bersaglio e si legano a dei recettori all interno del citoplasma cellulare o addirittura nel nucleo. Questo permette l interazione diretta con il DNA cellulare con l attivazione o disattivazione di determinati geni. Ricordatevi che ogni gene decodifica e porta alla formazione di determinate proteine. La cellula comincerà quindi a produrre o non produrre determinate proteine e quindi enzimi. Oppure abbasserà o alzerà la produzione di determinate sostanze
Il pancreas è un organo importante soprattutto per quanto riguarda la regolazione dei livelli di glucosio nel sangue oltre alla produzione di enzimi digestivi che riversa nell intestino tenue come già studiato in precedenza. In che modo funziona il meccanismo di regolazione del glucosio nel sangue? I livelli di glucosio nel sangue devono rimanere stabili (omeostasi) per non incorrere in problemi. Una presenza elevata può essere dannosa per le cellule, cosi come ritrovarsi con valori molto bassi può portare ad una serie di problemi. I due ormoni che regolano l equilibrio del glucosio vengono prodotti dal pancreas e sono l insulina e il glucagone. Questi due ormoni agiscono nel senso opposto. Quando effettuiamo un pasto i livelli di glucosio nel sangue tendono a salire. Interviene quindi il pancreas che rilascia insulina. L insulina induce le cellule ad assorbire il glucosio dal sangue e ad immagazzinarlo. Ad esempio quindi nel fegato e nei muscoli si darà vita al glicogeno (lo zucchero di riserva formato da lunghe catene di glucosio). A questo punto i livelli di glucosio nel sangue scendono. In seguito ad un attività fisica o al digiuno i livelli di glucosio nel sangue possono scendere sotto certi livelli di soglia. A questo punto interviene il glucagone, che induce il fegato a rilasciare nel sangue il glucosio immagazzinato prima sotto forma di glicogeno. A questo punto i livelli di glucosio tornano a livelli normali nel sangue. Questo ciclo si attiva più volte nel corso della gionata. Succede però a volte che questo meccanismo non sia più cosi funzionale a causa di una patologia molto diffusa, il diabete. IL DIABETE Il diabete è una malattia che non permette più il rilascio d insulina portando ad un costante aumento dei livelli di zucchero nel sangue. Esistono due forme di diabete, quello di tipo 1 e quello di tipo 2. In quello di tipo uno, in persone geneticamente predisposte ed in seguito ad un infezione, il sistema immunitario attacca le cellule beta delle isole di Langerhans del pancreas, che producono l insulina. Non producendo insulina risulta facile capire che viene meno quel meccanismo di consumo e di stoccaggio del glucosio. Si hanno quindi alte quantità di glucosio nel sangue che possono essere scarsamente utilizzate. La persona si sentirà quindi debole e il corpo cercherà di eliminare il glucosio in eccesso con abbondanti urine. Uno infatti dei sintomi del diabete è la continua necessità di espellere liquidi e la continua sete per reintegrarli. Nel diabete di tipo 2 invece le cause sono sconosciute e il pancreas funziona perfettamente producendo la giusta quantità di insulina se non concentrazioni maggiori. Quello che però non funziona è la capacità delle cellule di riconoscere l insulina e dare via allo smaltimento o allo stoccaggio del glucosio nel giusto modo. Analisi statistiche dimostrano che questo tipo di diabete colpisce soprattutto individui in sovrappeso e che conducono una vita sedentaria. Ovviamente la componente genetica riveste sempre un ruolo importante. L incapacità del nostro corpo di gestire le concentrazioni di
glucosio nel sangue porta ad una serie di complicazioni che a lungo andare possono provocare disturbi della visione, ictus, infarti, insufficienza renale, ulcere, ecc Quali sono le cure? E facile capire che nel diabete di tipo 1, mancando proprio la produzione di insulina a causa della distruzione delle cellule che la producono, l unico rimedio è quello di reintrodurla nell organismo tramite pastiglie o iniezioni (dipende dalla gravità). Nel diabete di tipo 2 invece una dieta corretta, attività fisica costante, possono portare a livelli di glicemia ottimali. IL SISTEMA NERVOSO Il sistema nervoso è il principale mezzo di comunicazione e coordinamento del corpo. E composto dall encefalo e dal midollo spinale, che formano il sistema nervoso centrale (SNC), e dai nervi, che costituiscono il sistema nervoso periferico (SNP). Le cellule che formano il sistema nervoso sono i neuroni. I segnali nervosi vengono trasportati sottoforma di impulsi elettrici da una parte all altra del corpo. Ogni neurone è in contatto con altri neuroni. Insieme formano una rete vastissima che permettono di realizzare funzioni fondamentali nell organismo quali il movimento, la percezione degli stimoli esterni, l apprendimento e la memoria. Che struttura ha un neurone? Il neurone è formato da un corpo cellulare ben definito. Il corpo cellulare è la parte più voluminosa del neurone. Al suon interno troviamo tutti gli organuli principali di una cellula come il nucleo, ribosomi e mitocondri. Dal corpo cellulare si diramano moltissime estensioni, corte e ramificate, che sono collegati agli altri neuroni con i quali scambiano una grande quantità di segnali. Queste ramificazioni sono dette dentriti. Nei dentriti il segnale
viaggia quindi da altri neuroni al corpo cellulare. Un altra grande struttura riconoscibile nel neurone è l assone. Ogni neurone ha un solo assone che è un lungo prolungamento in cui i segnali nervosi si propagano dal corpo cellulare verso l estremità dell assone e quindi ad altri neuroni. L estremità presenta molte volte ulteriori diramazioni. L assone è circondato da una guaina mielinica che ha la funzione di isolare l assone stesso e di accelerare la trasmissione degli impulsi elettrici. Questa guaina è formata da vere e proprie cellule, le cellule gliali (cellule di Schwann), che contengono un nucleo nella parte più esterna, mentre la maggior parte della struttura è composta da membrana plasmatica che avvolge l assone. La guaina mielinica aumenta la velocità dell impulso da 10 m/s fino a 150 m/s. Il vero luogo di scambio del segnale da neurone a neurone o da neurone a cellula avviene nelle sinapsi. La sinapsi è la porzione terminale dell assone o del dentrite. Le sinapsi più comuni solo quelle chimiche. In queste sinapsi quando l impulso raggiunge l estremità dell assone del neurone trasmittente si attivano alcune proteine che permettono la produzione di vescicole. Le vescicole sono delle sacche che contengono particolari sostanze chimiche, dette neurotrasmettitori. Le vescicole arrivate all estremità della sinapsi si fondono con la membrana e rilasciano i neurotrasmettitori. Nella sinapsi ricevente sono presenti dei canali proteici che sono selettivi per i neurotrasmettitori e che trasformano il segnale chimico in nuovo impulso elettrico. Nel regno animale, a seconda dello stato evolutivo, esistono due tipologie di trasmissione dell'impulso nervoso tra due cellule attigue: Una trasmissione chimica, che abbiamo appena descritto, in cui due neuroni attigui comunicano attraverso il rilascio di sostanze chimiche, che prendono il nome di "mediatori" (ad esempio acetilcolina o adrenalina); a seconda del mediatore che le fibre utilizzano per "comunicare" esse vengono classificate in modi differenti. Una trasmissione puramente elettrica, in cui l'assone è a contatto diretto con le strutture del neurone "bersaglio" e avviene una depolarizzazione "per contatto" (tipica degli invertebrati Es. nel cuore). Prima ancora del rilascio dei neurotrasmettitori il segnale viaggia nell assone attraverso il potenziale d azione. Gli ioni che comandano il potenziale d azione sono il Sodio (Na + ) e il potassio (K + ). Quando un assone è a riposo, al suo esterno, c è una maggiore concentrazione di ioni positivi rispetto all interno. In questo caso all esterno abbiamo una concentrazione maggiore di ioni Na + rispetto all interno dove invece troviamo K +. Questa differenza di cariche tra l esterno e l interno dell assone a riposo è detto potenziale di riposo ed è mantenuta grazie a varie proteine di membrana (pompe sodio-potassio). In definitiva si ha che all interno dell assone la carica sarà negativa, mentre sulla membrana esterna è positiva. Quando l assone è raggiunto da un segnale nervoso, la distribuzione delle cariche elettriche viene temporaneamente invertita generando un potenziale d azione. In questo caso la carica interna è positiva e quella esterna è negativa. Il potenziale d azione è dettato dall entrata di ioni Na + all interno dell assone. Le concentrazioni iniziali, dopo il passaggio del messaggio, vengono ristabilite con l uscita di ioni K +.
L ENCEFALO E IL FULCRO DEL SISTEMA NERVOSO UMANO Abbiamo già visto come il sistema nervoso si possa dividere in sistema nervoso centrale e sistema nervoso periferico. Il sistema nervoso centrale riceve i segnali in entrata dagli organi di senso, li elabora e invia a sistema nervoso periferico i segnali per produrre la risposta adeguata. Ne fanno parte le meningi, l encefalo, il midollo spinale e il liquido cerebrospinale. Le meningi sono un sistema di membrane (tessuto connettivo) che, all'interno del cranio e del canale rachidiano, rivestono il sistema nervoso centrale, e proteggono l'encefalo e il midollo spinale. Il ruolo fondamentale delle meningi è di protezione meccanica e di barriera contro agenti esterni. L'aracnoide e la pia madre, interponendosi tra i vasi e il materiale nervoso, costituiscono la barriera meningea; quest'ultima impedisce a sostanze tossiche, metaboliti e farmaci di penetrare dal sangue all'ambiente perineuronale, inoltre nutre il tessuto cerebrale. L encefalo è quella parte del sistema nervoso centrale completamente contenuta all intero della scatola cranica. Riceve e integra le informazioni provenienti dagli organi di senso, mantiene il corpo in funzione, controlla i muscoli ed è la sede delle emozioni e dell intelletto. La parte principale è il cervello che è diviso in due emisferi dove risiedono diverse aree per il controllo di determinate funzioni come la parola, il ragionamento e tante altre. I due emisferi sono uniti dal corpo calloso, un fascio di fibre nervose. E presente anche il cervelletto, centro che coordina i movimenti. Il midollo spinale è un fascio gelatinoso di milioni di fibre nervose racchiuso nella colonna vertebrale. E la principale via di comunicazione che collega l encefalo al corpo. Encefalo e midollo spinale includono degli spazi che sono riempiti dal liquido cerebrospinale, che attutisce i colpi e fornisce al sistema nervoso centrale sostanze nutritive, ormoni e globuli bianchi. Il sistema nervoso periferico comprende i nervi che trasmettono le informazioni dirette al sistema nervoso centrale e da questo alle cellule effettrici. E suddiviso in sistema nervoso autonomo e sistema nervoso somatico. Quello autonomo controlla molti organi interni come quelli del sistema cardiovascolare, escretore ed endocrino. E responsabile delle reazioni involontarie, cioè quelle che avvengono senza il nostro volere. Quello somatico invece controlla i muscoli scheletrici. E responsabile delle reazioni volontarie, come la contrazione di un muscolo che segue la nostra decisione ed alcune involontarie chiamate riflessi.