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Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
Il sistema endocrino comprende
ghiandole e cellule che secernono
ormoni, la sua funzione di regolazione
ormonale agisce su: crescita,
riproduzione, difesa immunitaria,
metabolismo energetico, temperatura
ed equilibrio idrosalino.Il sistema endocrino spesso collabora con l’altro
principale sistema di coordinazione del corpo, il
sistema nervoso.
Funzioni del sistema endocrino
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Anatomia del sistema endocrino
I 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.
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Caratteristiche degli ormoni:
• sono secreti nei fluidi interstiziali o nel
sangue;
• agiscono solo sulle cellule bersaglio dotate di
recettori
specifici;
• operano all’interno di queste cellule
regolandone
il metabolismo.
Ormoni
Cellula neurosecretrice
Molecole ormonali
Vaso sanguigno
Cellula bersaglio
Vescicole secretrici
Cellula endocrina
Molecole ormonali
Cellula bersaglio
Vaso sanguigno
Gli ormoni sono secreti dalle ghiandole endocrine e dalle cellule neurosecretrici.
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Gli ormoni che agiscono su cellule distanti dal luogo di
produzione si definiscono endocrini e vengono trasportati
dal circolo sanguigno.
Gli ormoni endocrini
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Gli ormoni ad azione locale agiscono sulla stessa cellula che
li ha rilasciati (autocrini) o stimolano cellule vicine (paracrini).
Gli ormoni paracrini o autocrini
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.
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Gli ormoni possono essere classificati in tre diverse
categorie chimiche:
• ormoni peptidici idrosolubili;
• ormoni steroidei liposolubili;
• ormoni derivanti da amminoacidi possono essere
idrosolubili o liposolubili.
La natura chimica degli ormoni ne condiziona
il meccanismo di azione.
La natura chimica degli ormoni
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Gli ormoni liposolubili
diffondono attraverso la
membrana plasmatica e
raggiungono i propri
recettori nel citoplasma o nel
nucleo, dopo questo legame
il complesso si lega al DNA
dove attiva o disattiva
specifici geni.
Gli ormoni liposolubili
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Gli ormoni idrosolubili - 1
Il meccanismo di azione
degli ormoni idrosolubili
genera una cascata di
eventi che hanno luogo
dentro e fuori la cellula.
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Gli ormoni idrosolubili - 2
1
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La secrezione ormonale è soggetta
a feedback
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La produzione degli ormoni
non è continua, è modulata
in risposta a particolari
stimoli ed è soggetta a
feedback negativo.
Il sistema endocrino umanoIl sistema endocrino dei vertebrati comprende più di una dozzina di ghiandole che secernono più di 50 ormoni.
– 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.
– 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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Il sistema nervoso raccoglie
informazioni dall’esterno,
mentre il sistema endocrino
regola l’organismo
dall’interno.
L’interazione tra i due sistemi
è possibile grazie ai
neurotrasmettitori e al
complesso ipofisi-
ipotalamo.
Sistema endocrino
e sistema nervoso
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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.
neuroipofisi
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Ipotalamo
Cellula neurosecretrice
Ormone
Neuroipofisi
Vaso sanguigno
Ossitocina ADH
Muscolatura uterina ghiandole mammarie
Tubuli renali
Adenoipofisi
neuroipofisi
• L’ipofisi posteriore (o neuroipofisi) contiene i prolungamenti delle cellule neurosecernenti dell’ipotalamo che rilasciano i neurormoni: ossitocina e ormone antidiuretico (ADH).
Ossitocina ADH
adh (ormone antidiuretico)
Agisce sui reni aumentando il riassorbimento dell’acqua.
ossitocina
Viene rilasciata al momento del parto e dopo il parto induce la produzione del latte.
adenoipofisi
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L’ipofisi anteriore
(o adenoipofisi) è
una vera e propria
ghiandola che
produce vari ormoni
peptidici o proteici.
Cellula neurosecretrice
Vaso sanguigno
Ormoni di rilascio dell’ipotalamo
Ormoni
TSH ACTH FSHeLH
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
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), le encefaline e le endorfine, e l’ormone melanocita stimolante.
fattori di rilascio e inibizione
– 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.
Trh Il thyrotropin releasing hormone è secreto dall'ipotalamo e, convogliato all‘adenoipofisi, ne stimola la secrezione di tireotropina (TSH). Oltre ad esso stimola la secrezione di prolattina e dell'ormone della crescita (GH).
tropine
• Sono ormoni che controllano l’attività di altre ghiandole endocrine.
• l’ormone tireotropo (TSH)
• l’ormone adrenocorticotropo (ACTH)
• l’ormone follicolostimolante (FSH)
• l’ormone luteinizzante (LH)
tsh (ormone tireotropo)
ormone adrenocorticotropo (ACTH)
ormone follicolostimolante (FSH) ormone luteinizzante (LH)
ormone follicolostimolante (FSH)
ormone della crescita (GH)
• Detto anche ormone somatotropo.
• Possiede molteplici funzioni.
• Principalmente agisce sui tessuti stimolando la crescita dell’organismo. Difatti una sua carenza è causa del nanismo ipofisario, una iperproduzione del gigantismo ipofisario.
ormone della crescita (GH)
gigantismo e nanismo ipofisario
prolattina
• Stimola la crescita delle ghiandole mammarie e la secrezione di latte.
endorfine e encefaline
• Sono oppioidi endocrini, controllano le sensazioni dolorifiche.
ormone melanocita-stimolante
• Contribisce a modulare la pigmentazione della pelle.
tiroide
• La tiroide regola il metabolismo e l’omeostasi, è costituita da follicoli contenenti tireociti e cellule C che producono rispettivamente: ormone tiroideo e calcitonina.
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Tiroide
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Tiroide
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ormone tiroideo
• La produzione di ormone tiroideo è complessa. Da una molecola precursore detta tireoglobulina si ottengono 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 triiodotironina, detta anche T3 perché contiene tre atomi di iodio.
Ipotalamo Inibizione
Inibizione
TRH
Adenoipofisi
Tiroide
TSH
Ormone tiroideo
• La secrezione della tiroxina da parte della tiroide è
controllata da meccanismi a feedback negativo.
metabolismo e omeostasi
• L’ormone tiroideo incrementa il metabolismo, ed è necessario in molti processi di sviluppo. Regola inoltre molti processi di omeostasi.
ipotiroidismo
• Una scarsa produzione di ormone tiroideo efficace produce l’ipotiroidismo. Si può osservare aumento di peso e sensibilità al freddo. Una insufficienza durante le prima fasi dello sviluppo porta alla condizione in passato denominata cretinismo, mentre una scarsità di ormoni funzionanti dovuta ad una dieta scarsa di iodio porta al gozzo.
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
• L’interruzione del meccanismo a feedback che controllano l’attività tiroidea alla base dello sviluppo del gozzo:
ipertiroidismo
• Una eccessiva produzione di ormone tiroideo produce l’ipertiroidismo. Si può osservare perdita di peso, sensibilità al caldo, sudorazione eccessiva ed irritabilità.
L’attore Marty Feldman
• Una forma di ipertiroidismo provoca la malattia di Graves.
omeostasi del calcio
– La normale concentrazione ematica del calcio (calcemia) è di circa 10 mg per 100 ml di sangue.
– La concentrazione del calcio è regolata da due ormoni peptidici: la calcitonina, prodotta dalla tiroide, e l’ormone paratiroideo (PTH), sintetizzato dalle paratiroidi.
– Questi due ormoni sono detti ormoni antagonistiperché producono effetti opposti tra loro: la calcitonina fa abbassare la calcemia, mentre il PTH la fa aumentare.
paratiroidi
• Regolazione della concentrazione del calcio nel sangue
Pancreas (endocrino)
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La ghiandola pancreatica
svolge funzioni endocrine ed
esocrine.
Il pancreas endocrino produce
tre ormoni che controllano la
concentrazione di glucosio nel
sangue:
• insulina;
• glucagone;
• somatostatina.
Le cellule pancreatiche con funzione
endocrina si trovano nelle Isole di
Langerhans
Il pancreas
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Nelle isole di Langerhans le cellule alfa producono il glucagone, le cellule beta l’insulina. Insulina e glucagone sono ormoni antagonisti.
isola di Langerhans
glicemia
Il normale livello di glicemia, ovvero la concentrazione di glucosio nel sangue, è di 90 mg per 100 ml.
– 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.
insulina
• Regolazione della concentrazione del glucosio nel sangue
diabeteIl 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), malattia autoimmune in cui le cellule immunitarie distruggono le cellule beta del pancreas);
• oppure quando le cellule non sono in grado di rispondere all’insulina (diabete di tipo II o insulino-indipendente).
gonadi
Il surrene
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Le due ghiandole endocrine
surrenali sono distinte in una
porzione corticale esterna
che secerne glucocorticoidi,
mineralcorticoidi e steroidi
sessuali, e una porzione
midollare interna che
secerne adrenalina e
noradrenalina.
risposta corporea allo stress
• Le ghiandole surrenali attivano la risposta corporea allo stress
– La midollare surrenale produce ormoni che assicurano una risposta rapida e immediata a situazioni di stress. La corticale surrenale è implicata nei processi di risposta a lungo termine allo stress.
midollare surrenale
– 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.
corticale surrenale
– 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.
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Le gonadi (ovaie nella femmina e testicoli nel
maschio) sono gli organi in cui avviene la maturazione
di ovociti e spermatozoi, e la sede in cui vengono
sintetizzati gli ormoni sessuali che controllano lo
sviluppo dei genitali esterni, i cambiamenti puberali e la
riproduzione.
Le gonadi
Le gonadi secernono gli ormoni sessuali.
La sintensi degli ormoni sessuali steroidei è controllata dagli ormoni ipofisari, l’ormone luteinizzante (LH) e il follicolo stimolante (FSH).
– 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 ormoni sessuali
androgeni
Gli steroidi maschili vengono complessivamente chiamati androgeni.
Gli androgeni stimolano lo sviluppo e il mantenimento del sistema riproduttore maschile.
estrogeni
Gli steroidi femminili sono il progesterone e gli estrogeni (il più rappresentativo è l’estradiolo).
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.
progesterone
estradiolo
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Gli ormoni sessuali iniziano a
esercitare il loro ruolo intorno
alla settima settimana di
gestione.
Ormoni sessuali
durante lo sviluppo
embrionale.
Ormoni sessuali durante lo sviluppo
secondario.
Gli effetti degli steroidi sessuali si manifestano in maniera eclatante in occasione della pubertà.
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L’epifisi produce la melatonina, l’ormone coinvolto nella
regolazione dei ritmi biologici.
Il timo produce timosina e timopoietina, ormoni importanti
per il sistema immunitario.
Gli ormoni prodotti da epifisi e timo
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Studiare gli ormoni in laboratorio
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La curva dose risposta aiuta i medici a
trovare i dosaggi adeguati per i farmaci
Il dosaggio immunologico consente di
misurare la concentrazione di un ormone
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Il doping sportivo
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Con la parola doping in
riferimento allo sport si
intende l’assunzione di
sostanze illecite per
aumentare le prestazioni
sportive, ma utilizzare
sostanze dopanti è proibito e
può causare gravi danni
all’organismo.