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Il sistema endocrino
I messaggeri chimici
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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.
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Gli ormoni sono secreti dalle ghiandole endocrine e dalle
cellule neurosecretrici.
Vescicole
secretrici
Vaso
sanguigno
Cellula
bersaglio
Cellula
neurosecretrice
Cellula
endocrina
Molecole
ormonali
Molecole
ormonali
Vaso
sanguigno
Cellula
bersaglio
• 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.
Un numero ridotto di composti chimici si comporta da
ormone nel sistema endocrino e da messaggero chimico nel
sistema nervoso.
Cellula nervosa
Impulsi nervosi
Neurotrasmettitori
Cellula nervosa
Gli ormoni agiscono sulle cellule bersaglio mediante
due principali meccanismi di trasmissione del segnale
Ormone
idrosolubile
(insulina)
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Recettore
proteico
1
Gli ormoni idrosolubili si
legano a recettori proteici di
membrana della cellula
bersaglio.
Cellule
bersaglio
2
Membrana
plasmatica
Sequenza di
trasduzione
del segnale
Molecole
relè
3
Glicogeno
Glucosio
Risposta cellulare:
in questo esempio, la demolizione del glicogeno
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• Gli ormoni liposolubili si
legano ai recettori che si
trovano all’interno della
cellula.
• Gli ormoni steroidei, per
esempio gli ormoni sessuali
testosterone ed estrogeni, sono
molecole piccole e apolari che
possono diffondere attraverso la
membrana fosfolipidica delle
cellule.
Ormone
liposolubile
(testosterone)
Cellula bersaglio
Nucleo
1
2
3
Recettore
proteico
Complesso
ormonerecettore
DNA
4
mRNA
Trascrizione
Nuova
proteina
Risposta cellulare:
attivazione di un gene e nuove proteine
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
Ipofisi
Tiroide
Paratiroidi
Timo
Ghiandole
surrenali
Pancreas
Ovaia
(nella
femmina)
Testicolo
(nel maschio)
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• 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.
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• Molti ormoni hanno un’ampia gamma di cellule
bersaglio.
• Altri ormoni, invece, esercitano la loro azione solo su
pochi tipi di cellule bersaglio.
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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
Neuroipofisi
Adenoipofisi
Tessuto osseo
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• 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.
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Le cellule neurosecretrici del lobo
posteriore dell’ipofisi
(neuroipofisi) sintetizzano
l’ossitocina e l’ormone
antidiuretico (ADH).
Ipotalamo
Ormone
Cellula
neurosecretrice
Neuroipofisi
Vaso sanguigno
Adenoipofisi
Ossitocina
Ossitocina
ADH
Muscolatura uterina
ghiandole mammarie
Tubuli renali
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
Somato- Prolattina
tropina
(PRL)
(GH)
Endorfine
Tiroide Corticale Testicoli L’intero Ghiandole
Recettori encefalici
surrenale e ovaie corpo mammarie
del dolore
(nei mammiferi)
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La secrezione della tiroxina da parte della tiroide è controllata
da meccanismi a feedback negativo.
Ipotalamo
Inibizione
TRH
Adenoipofisi
Inibizione
TSH
Tiroide
Tiroxina
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 T4 perché la sua molecole
contiene quattro atomi di iodio.
–
la tiiodotironina, detta anche T3 perché contiene tre
atomi di iodio.
La presenza nel sangue di quantità eccessive o ridotte di degli
ormoni tiroidei può determinare gravi malattie metaboliche.
– Una forma di ipertiroidismo
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La mancanza degli ormoni T3 e T4 provoca l’interruzione di
uno dei meccanismi a feedback che controllano l’attività
tiroidea.
Nessuna inibizione
Ipotalamo
TRH
Nessuna inibizione
Adenoipofisi
TSH
Assenza di iodio
Tiroide
La tiroide si ingrossa e forma il gozzo
Insufficiente
produzione
di T4 e T3
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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.
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Calcitonina
La ghiandola
tiroide
libera
calcitonina
Regolazione della
concentrazione
del calcio nel
sangue
Stimola il
deposito di ioni
Ca2+ nelle ossa
Riduce
l’assorbimento
di ioni Ca2+ nei reni
Diminuiscono gli ioni Ca2+ nel sangue
Stimolo:
l’aumento
del livello
ematico
di ioni Ca2+
Omeostasi: normale livello ematico del calcio
(circa 10 mg/100ml)
Stimolo: la
diminuzione
del livello
ematico di
ioni Ca2+
Aumentano gli ioni Ca2+ nel sangue
Vitamina D
attiva
Stimola il rilascio
di ioni Ca2+
dalle ossa
Aumenta
l’assorbimento
di ioni Ca2+nei reni
Le ghiandole
paratiroidi rilasciano
l’ormone paratiroideo
(PTH)
Aumenta
l’assorbimento
di ioni Ca2+
da parte
dell’intestino
Ghiandola
paratiroide
PTH
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Il pancreas regola il livello di glucosio nel sangue
Il pancreas è formato da gruppi di cellule endocrine che
formano le cosiddette isole di Langerhans, le quali
producono due ormoni che giocano un ruolo primario
nella regolazione del rifornimento energetico diretto
alle cellule:
• l’insulina, sintetizzata dalle cellule beta;
• Il glucagone, prodotto dalle cellule alfa.
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• 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.
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Regolazione della
concentrazione
del glucosio nel
Le cellule
sangue
beta del pancreas
Insulina
sono stimolate a liberare
insulina nel sangue
Il fegato
preleva
glucosio dal sangue
e lo immagazzina
sotto forma di glicogeno
Alto livello
ematico di
glucosio
Stimolo:
il livello ematico di
glucosio aumenta
(per esempio, dopo
aver mangiato un
pasto ricco di
carboidrati)
Le cellule
del corpo
assorbono
più glucosio
Omeostasi: normale livello ematico di glucosio
(circa 90 mg/100ml)
Si ristabilisce il corretto
livello di glucosio ematico:
diminuisce lo stimolo
per la liberazione di glucagone
Figura 21.7
Il fegato
demolisce
il glicogeno e libera
glucosio nel sangue
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 cala
(per esempio, saltando
un pasto)
Le cellule alfa
del pancreas
sono stimolate a
liberare glucagone
nel sangue
Glucagone
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 insulinoindipendente).
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.
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• 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.
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Gli androgeni stimolano lo sviluppo e il mantenimento del
sistema riproduttore maschile.
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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.
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• 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.
• L’ACTH, prodotta dall’adenoipofisi, induce la
produzione di una famiglia di ormoni steroidei, detti
corticosteroidi, da parte della corticale surrenale.
• Nell’organismo umano, i due tipi principali di
corticosteroidi sono i mineralcorticoidi e i
glicocorticoidi.
• I mineralcorticoidi agiscono principalmente
sull’equilibrio idro-salino.
• I glicocorticoidi agiscono soprattutto rendendo
disponibile il glucosio per le cellule.
Controllo delle risposte allo stress da parte degli ormoni
prodotti dalle ghiandole surrenali.
Stress
Ghiandola
surrenale
Rene
Midollare
surrenale
Corticale
surrenale
Impulsi
nervosi
Midollo spinale
(sezione trasversale)
Ipotalamo
Vaso sanguigno
Cellula
nervosa
Midollare
surrenale
Adrenalina e
noradrenalina
Risposta a breve termine allo stress
Figura 21.10
Ormone di rilascio
Adenoipofisi
Cellula
nervosa
1. Demolizione del glicogeno; aumento del
glucosio ematico
2. Aumento della pressione sanguigna
3. Aumento del ritmo respiratorio
4. Aumento del tasso metabolico
5. Modificazioni del flusso sanguigno, con
conseguente aumento dello stato di
attenzione e diminuzione dell’attività digestiva
e renale
ACTH
Corticale surrenale
ACTH
Mineralcorticoidi
Glicocorticoidi
Risposta a lungo termine allo stress
Mineralcorticoidi
1. Ritenzione di ioni
sodio e di acqua a
livello renale
2. Aumento del
volume del sangue e
della pressione
sanguigna
Glicocorticoidi
1. Demolizione delle
proteine e dei grassi e
loro trasformazione in
glucosio con
conseguente aumento
del glucosio ematico
2. Possibile depressione
del sistema immunitario
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