Il sistema endocrino

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0I 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.

Cellula neurosecretrice

Molecole ormonali

Vaso sanguigno

Cellula bersaglio

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Vescicole secretrici

Cellula endocrina

Molecole ormonali

Cellula bersaglio

Vaso sanguigno

Gli ormoni sono secreti dalle ghiandole endocrine e dalle cellule neurosecretrici.

• 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.

Cellula nervosa

Impulsi nervosi

Neurotrasmettitori

Cellula nervosa

Un numero ridotto di composti chimici si comporta da ormone nel sistema endocrino e da messaggero chimico nel sistema nervoso.

Gli ormoni agiscono sulle cellule bersaglio mediante due principali meccanismi di trasmissione del segnale

Ormone idrosolubile (insulina)

Recettore proteico

Cellule bersaglio

Molecole relè

Membrana plasmatica

Sequenza di trasduzione del segnale

Glicogeno Glucosio

Risposta cellulare:in questo esempio, la demolizione del glicogeno

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Gli ormoni idrosolubili si legano a recettori proteici di membrana della cellula bersaglio.

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Ormone liposolubile (testosterone)

Cellula bersaglioRecettore proteico

Complesso ormone-recettore

Nucleo

DNA

mRNATrascrizione

Nuova proteina

Risposta cellulare: attivazione di un gene e nuove proteine

• 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.

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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.

IpotalamoGhiandola pineale

IpofisiTiroideParatiroidi

TimoGhiandole surrenali

Pancreas

Ovaia (nella femmina)

Testicolo (nel maschio)

• 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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Encefalo

Neuroipofisi

Adenoipofisi

Tessuto osseo

Ipotalamo

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.

• 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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Ipotalamo

Cellula neurosecretrice

Ormone

Neuroipofisi

Vaso sanguigno

Ossitocina ADH

Muscolatura uterina ghiandole mammarie

Tubuli renali

Adenoipofisi

Le cellule neurosecretrici del lobo posteriore dell’ipofisi (neuroipofisi) sintetizzano l’ossitocina e l’ormone antidiuretico (ADH).

Ossitocina ADH

Cellula neurosecretrice

Vaso sanguigno

Ormoni di rilascio dell’ipotalamo

Ormoni

TSH ACTH FSHe

LH

Somato-tropina(GH)

Prolattina (PRL)

Endorfine

Tiroide Corticale surrenale

Testicoli e ovaie

L’intero corpo

Ghiandole mammarie

(nei mammiferi)

Recettori encefalici del dolore

Cellule endocrine dell’adenoipofisi

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.

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Ipotalamo Inibizione

Inibizione

TRH

Adenoipofisi

Tiroide

TSH

Tiroxina

La secrezione della tiroxina da parte della tiroide è controllata

da meccanismi a feedback negativo.

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.

– Una forma di ipertiroidismo

La presenza nel sangue di quantità eccessive o ridotte di degli

ormoni tiroidei può determinare gravi malattie metaboliche.

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Ipotalamo

Adenoipofisi

Tiroide

Nessuna inibizione

Nessuna inibizione

Assenza di iodio Insufficiente produzione di T4 e T3

La tiroide si ingrossa e forma il gozzo

TRH

TSH

La mancanza degli ormoni T3 e T4 provoca l’interruzione di uno dei meccanismi a feedback che controllano l’attività tiroidea.

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

Stimola il deposito di ioni Ca2+ nelle ossa

Riduce l’assorbimento di ioni Ca2+ nei reni

Stimolo: la diminuzione del livello ematico di ioni Ca2+

Le ghiandole paratiroidi rilasciano l’ormone paratiroideo (PTH)

Ghiandola paratiroide

PTH

Aumenta l’assorbimento di ioni Ca2+

da parte dell’intestino

Aumenta l’assorbimento di ioni Ca2+nei reni

Stimola il rilascio di ioni Ca2+ dalle ossa

Vitamina D attiva

Aumentano gli ioni Ca2+ nel sangue

Omeostasi: normale livello ematico del calcio (circa 10 mg/100ml)

Stimolo: l’aumento del livello ematico di ioni Ca2+

La ghiandola tiroide libera calcitonina

Diminuiscono gli ioni Ca2+ nel sangueRegolazione della concentrazione del calcio nel sangue

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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Figura 21.7

Le cellule del corpo assorbono più glucosio

Insulina

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

Il fegato demolisce il glicogeno e libera glucosio nel sangue

Si ristabilisce il corretto livello di glucosio ematico: diminuisce lo stimolo per la liberazione di glucagone

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)

Le cellule beta del pancreas 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

Regolazione della concentrazione del glucosio nel sangue

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).

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.

• 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.

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Ghiandola surrenale

Midollare surrenale

Corticale surrenale

Rene

Midollo spinale (sezione trasversale)

Impulsi nervosi

Cellula nervosa

Cellula nervosa

Midollare surrenale

Adrenalina e noradrenalina

Risposta a breve termine allo stress

1. Demolizione del glicogeno; aumento del glucosio ematico2. Aumento della pressione sanguigna3. Aumento del ritmo respiratorio4. Aumento del tasso metabolico5. Modificazioni del flusso sanguigno, con conseguente aumento dello stato di attenzione e diminuzione dell’attività digestiva e renale

Stress

Ipotalamo

Ormone di rilascioAdenoipofisi

Vaso sanguigno

ACTH

ACTH

Corticale surrenale

Mineralcorticoidi Glicocorticoidi

Risposta a lungo termine allo stress

Mineralcorticoidi1. Ritenzione di ioni sodio e di acqua a livello renale2. Aumento del volume del sangue e della pressione sanguigna

Glicocorticoidi1. Demolizione delle proteine e dei grassi e loro trasformazione in glucosio con conseguente aumento del glucosio ematico2. Possibile depressione del sistema immunitario Figura 21.10

Controllo delle risposte allo stress da parte degli ormoni prodotti dalle ghiandole surrenali.