Ormoni e comportamento - e

Ormoni e comportamento
Andrea Camperio Ciani
LE PRINCIPALI GHIANDOLE ENDOCRINE
Gli ormoni sono
sostanze chimiche
secrete nel torrente
sanguigno da parte di
cellule specializzate e
trasportate in altre
parti del corpo dove
agiscono su
particolari tessuti
bersaglio per produrre
effetti fisiologici
specifici. Molti
ormoni sono prodotti
da ghiandole
endocrine, così dette
perché secernono gli
ormoni all’interno del
corpo.
IL PRIMO ESPERIMENTO DI ENDOCRINOLOGIA COMPORTAMENTALE
Berthold castrò giovani galli (gruppo 2) e osservò che gli animali mostravano un
declino del comportamento sessuale e dei caratteri sessuali secondari quali la cresta.
Inoltre, osservò anche che il reimpianto di un testicolo (gruppo 3) faceva recuperare sia
il comportamento
normale dei galli sia le
loro creste. Essi
riprendevano a cantare
e mostravano
comportamenti sessuali
usuali. Poiché
attraverso il reimpianto
del testicolo non
venivano ristabilite le
connessioni nervose,
Berthold concluse che il
testicolo rilasciava nel
sangue una sostanza
chimica capace di
influenzare sia il
comportamento che le
strutture corporee.
TECNICHE DI ENDOCRINOLOGIA
Esistono due metodi per mettere in evidenza i recettori per gli ormoni:
1. Autoradiografia. Iniettando l’ormone marcato radioattivamente, questo si accumula
nelle regioni del cervello che hanno i recettori per l’ormone. Successivamente,
sezionando il cervello e ponendolo su una lastra fotografica, le particelle radioattive
colpiranno la pellicola fotografica e la impressioneranno.
Quando l’ormone marcato è un ormone proteico, la radioattività si accumula nelle
membrane delle
cellule e appare in
particolari strati del
cervello. Con
elaborazioni al
computer si
possono sviluppare
delle mappe
colorate che
evidenziano le aree
con alta densità di
recettori (vedi
figura).
Autoradiografia dell’ossitocina
Quando l’ormone marcato è uno steroide, come il testosterone, la radioattività si
accumula nei nuclei delle cellule del cervello e lascia dei piccoli punti sulla pellicola
(vedi figura).
Autoradiografia dell’androgeno
2. Il secondo metodo è l’immunoistochimica, con il quale si impiegano anticorpi che
riconoscono l’ormone o il recettore dell’ormone, consentendo di mappare la
distribuzione dei recettori ormonali nel cervello (vedi figura).
Fibre di ormone di ratto normale
e castrato
TIPI DI COMUNICAZIONE CHIMICA NEGLI ORGANISMI
1. Comunicazione sinaptica. Nella trasmissione sinaptica (chiamata anche funzione
neurocrina), il segnale chimico, dopo essere stato rilasciato, diffonde attraverso la
fessura sinaptica e causa un
cambiamento nella
polarizzazione della membrana
postsinaptica (fig. a).
2. Comunicazione autocrina.
Nella comunicazione autocrina il
rilascio di un ormone agisce
sulla cellula che lo rilascia
regolandone la sua stessa attività
(fig. b).
3. Comunicazione paracrina.
Nella regolazione paracrina, il
segnale chimico rilasciato
diffonde fino a cellule bersaglio
adiacenti attraverso lo spazio
extracellulare (fig. c). L’impatto
più forte è esercitato sulla cellula
più vicino.
4. Comunicazione endocrina. Nella regolazione endocrina, il segnale chimico è un
ormone rilasciato nel flusso sanguigno e raccolto selettivamente dagli organi bersaglio
che possono trovarsi anche a
grande distanza dal sito di
rilascio dell’ormone (fig. d).
5. Comunicazione feromonale.
I feromoni sono ormoni prodotti
da un individuo e quindi
rilasciati all’esterno del corpo
per influenzare altri individui
della stessa specie (fig. e).
6. Comunicazione con
allomoni. Alcuni segnali
chimici sono rilasciati dai
membri di una specie e
influenzano il comportamento
degli individui di un’altra
specie. Questi ormoni sono
chiamati allomoni e possono
portare messaggi fra specie
animali o fra piante e animali
(fig. f).
MOLTEPLICITA’ D’AZIONE DEGLI ORMONI
Uno stesso
ormone spesso
ha effetti
multipli (ormone
A e C) su molti
gruppi di cellule
bersaglio
diverse.
Parimenti, uno
stesso processo
può essere
influenzato da
ormoni diversi.
COMUNICAZIONE NERVOSA E ORMONALE
Nella comunicazione nervosa le
connessioni anatomiche fra i neuroni
determina la trasmissione di
informazioni da una cellula all’altra. I
segnali nervosi sono rapidi (in
millisecondi) e sono per lo più “tutto o
nulla” (fig. a).
Nella comunicazione ormonale i
segnali endocrini sono trasmessi
attraverso il circolo sanguigno e sono
riconosciuti da recettori appropriati in
siti specifici dell’organismo (fig. b).
I neuroni dell’ipotalamo (cellule
neuroendocrine) sintetizzano ormoni
e li rilasciano nel circolo sanguigno.
Queste cellule neuroendocrine fanno
da interfaccia fra i neuroni e le
ghiandole endocrine, ricevendo i
segnali nervosi da altri neuroni e
rilasciando un ormone nel circolo
sanguigno (fig. c).
STRUTTURE CHIMICHE DEGLI ORMONI
Ci sono tre categorie principali di ormoni:
1. Gli ormoni proteici sono composti da amminoacidi legati fra loro secondo una ben
precisa sequenza (fig.
a). Si differenziano fra
loro per la sequenza
amminoacidica.
2. Gli ormoni
steroidei sono
composti da quattro
anelli di atomi di
carbonio (fig. b). Si
differenziano per il
numero e il tipo di
atomi legati agli anelli.
3. Gli ormoni
amminici sono
composti formati da
singoli amminoacidi
che hanno subito
opportune
modificazioni (fig. c).
GLI ORMONI TROPICI DELL’IPOFISI ANTERIORE
L’ipofisi anteriore secerne sei ormoni tropici principali. I primi due regolano la
funzione della
corticale
surrenale
(ACTH) e
della tiroide
(TSH), altri
due
influenzano le
gonadi (LH e
FSH)
e gli ultimi due
controllano la
produzione del
latte
(prolattina) e
la crescita
corporea
(ormone della
crescita GH).
L’IPOFISI
L’ipofisi (volume 1 cm3, peso circa 1 grammo) è situata sotto il cervello ed è
costituita di due parti principali:
1. L’ipofisi anteriore,
2. L’ipofisi posteriore.
L’ipofisi è connessa all’ipotalamo attraverso un sottile tratto di tessuto chiamato
peduncolo ipofisario, che contiene molti assoni ed è riccamente vascolarizzato.
Gli assoni si estendono solamente all’ipofisi posteriore, mentre i vasi sanguigni
trasmettono l’informazione solamente all’ipofisi anteriore.
I DUE PRINCIPALI MECCANISMI D’AZIONE DEGLI ORMONI
1. Azione degli ormoni proteici: le proteine recettrici degli ormoni sono inserite nella
membrana cellulare. Quando l’ormone si lega al recettore viene attivato un sistema di
secondi messaggeri che influenza vari processi cellulari diversi (fig. a).
2. Azione degli ormoni steroidei: gli ormoni steroidei diffondono passivamente nella
cellula e legandosi a molecole di recettore, che si trovano all’interno delle cellule
bersaglio,
formano il
complesso
recettoreormone
steroideo
che si lega
al DNA
determina
ndo effetti
multipli
(fig. b).
I MECCANISMI A FEEDBACK
I sistemi ormonali sono in grado di controllare e valutare gli effetti dell’ormone
attraverso un sistema a feedback (retroazione) negativo.
1. Nel tipo più semplice di
controllo a feedback, una
ghiandola endocrina rilascia
un ormone che agisce sulle
cellule bersaglio ed ha
anche un’azione retroattiva
che inibisce la ghiandola
che lo rilascia (feedback
autocrino, fig. a).
2. L’ormone di una
ghiandola endocrina agisce
su una cellula bersaglio
producendo una specifica
serie di effetti biologici, le
cui conseguenze sono
rilevate dalla ghiandola
endocrina che inibisce
l’ulteriore rilascio di
ormone (fig. b).
I MECCANISMI A
FEEDBACK
3. L’ipotalamo controlla la
ghiandola endocrina attraverso
segnali sia ormonali che
nervosi. Le conseguenze degli
effetti inibiscono l’ipotalamo
(fig. c).
4. Meccanismi a feedback più
complessi coinvolgono
l’ipotalamo, l’ipofisi anteriore e
la ghiandola endocrina
utilizzando vie ed ormoni
diversi (fig. d).
UN ESEMPIO DI REGOLAZIONE ENDOCRINA
COMPLESSA
Il cervello convoglia le informazioni all’ipotalamo,
che controlla l’ipofisi anteriore, la quale a sua volta
stimola la tiroide, costituendo un sistema con tre
ormoni e quattro gruppi di cellule diversi.
Tessuto di cellule endocrine
L’IPOFISI POSTERIORE
L’ipofisi posteriore contiene due ormoni
principali:
- l’ossitocina,
- l’ormone antidiuretico (ADH)
chiamato anche vasopressina perché
dotato di proprietà vasocostrittrici.
Questi due ormoni vengono sintetizzati
dai neuroni dei nuclei ipotalamici
sopraottico e sopraventricolare e vengono
trasportati alle loro terminazioni
assoniche, dove vengono rilasciati nei
capillari dell’ipofisi posteriore non appena
arriva il potenziale d’azione, entrando in
circolo rapidamente.
IL RIFLESSO DI
PRODUZIONE DEL
LATTE
L’ossitocina induce anche il
riflesso di emissione del
latte, per contrazione delle
cellule della ghiandola
mammaria. La stimolazione
del capezzolo materno
effettuata dalla suzione del
neonato induce un’attività nel
cervello della madre che
attiva l’ipotalamo, il quale
produce ossitocina, che viene
rilasciata dall’ipofisi
posteriore, che causa la
contrazione delle cellule
della ghiandola mammaria
rilasciando il latte.
L’IPOFISI ANTERIORE
I corpi delle cellule
neuroendocrine dell’ipotalamo
sintetizzano differenti ormoni
rilascianti e vengono trasportati
alle loro terminazioni assoniche
dove vengono rilasciati,
all’arrivo del potenziale
d’azione, in un elaborato sistema
di capillari chiamato sistema
portale ipotalamo-ipofisario.
Gli ormoni rilascianti corrono
lungo le vene fino all’ipofisi
anteriore, dove influenzano,
stimolando o inibendo, le cellule
che producono gli ormoni
tropici, i quali circolano nel
sistema sanguigno e regolano le
ghiandole endocrine in tutto il
corpo.
FINE