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IL

SISTEMA

ENDOCRINO

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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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Cellula

neurosecretrice

Molecole ormonali

Vaso

sanguigno

Cellula

bersaglio

Figura 21.1A, B

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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– 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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– 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.

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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. Ipotalamo

Ghiandola pineale

Ipofisi

Tiroide

Paratiroidi

Timo

Ghiandole

surrenali

Pancreas

Ovaia

(nella

femmina)

Testicolo

(nel maschio)

Figura 21.3

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Per trasmettere informazioni agli organi, l'organismo, oltre che del sistema nervoso, si serve di speciali sostanze chimiche, gli ormoni, prodotte da particolari ghiandole dette endocrine. A differenza del sistema nervoso, dove le informazioni sono trasmesse molto rapidamente, l'apparato endocrino agisce lentamente.

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Gli ormoni che si diffondono nel sangue necessitano di 5-10 secondi per scatenare il primo effetto. Normalmente, agiscono nell'arco di 30 minuti fino a tre ore, mentre alcuni, come l'ormone della crescita, dà effetti che sono visibili solo dopo alcuni mesi.

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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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Ricordiamo alcune ghiandole che producono ormoni: l'ipofisi, il pancreas, le ghiandole surrenali, la tiroide e le ovaie e la placenta per le donne e i testicoli per gli uomini.

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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.

Figura 21.4A

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L'ipofisi (ghiandola pituitaria) è un organo che ha le dimensioni di una nocciola ed un peso di 0,4 - 1 g.È situata al di sotto dell'ipotalamo a cui è collegata con il peduncolo ipofisario.L'ipofisi produce numerosi ormoni che a loro volta regolano l'attività di altre ghiandole endocrine, esercitando una funzione di controllo sul sistema ormonale. Per tale funzione è stata anche definita ghiandola "maestra".

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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.

14Figura 21.4B

Ipotalamo

Cellula

neurosecretrice

Ormone

Neuroipofisi

Vaso sanguigno

Ossitocina ADH

Muscolatura uterina

ghiandole mammarieTubuli renali

Adenoipofisi

Le cellule neurosecretricidel lobo posteriore dell’ipofisi (neuroipofisi) sintetizzano l’ossitocina e l’ormone antidiuretico

(ADH).

Ossitocina ADH

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Cellula neurosecretrice

Vaso

sanguigno

Ormoni di rilascio

dell’ipotalamo

Ormoni

TSH ACTH FSH

eLH

Somato-

tropina(GH)

Prolattina (PRL)

Endorfine

Tiroide Corticale

surrenale

Testicoli

e ovaieL’intero

corpo

Ghiandole

mammarie

(nei mammiferi)

Recettori encefalici

del dolore

Cellule endocrine dell’adenoipofisi

Figura 21.4C

• 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 Figura 21.4D

La secrezione della tiroxina da parte della tiroide è controllata da meccanismi a feedback negativo.

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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.

18Figura 21.5A – 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

Figura 21.5B

La mancanza degli ormoni T3 e T4 provoca l’interruzione di uno dei meccanismi a feedback

che controllano l’attività tiroidea.

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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.

21Figura 21.6

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

paratiroidePTH

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

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Il pancreas è allo stesso tempo una ghiandola a secrezione esterna ed

interna e perciò si parla di pancreas esocrino ed endocrino.

Immerse nel pancreas esocrino si trovano qua e là delle isole costituite da cellule particolari. Sono queste cellule che producono le sostanze immesse direttamente nel sangue e costituiscono, perciò, il pancreas

endocrino. Queste isole sono chiamate isole di Langerhans.

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Le isole di Langerhans producono l’insulina, sostanza fondamentale per l’utilizzo degli zuccheri da parte del corpo umano, ma producono anche il glucacone, un ormone che ha, in un certo senso, effetti opposti a quelli dell’insulina.

L’insulina riduce il glucosio ematico ed è un ormone di importanza vitale.La secrezione di insulina è stimolata dall’iperglicemia ed è in antagonismo con il glucagone.

L’effetto del glucagone è quello di aumentare il livello di glucosio nel sangue.La secrezione di glucagone è stimolata dalla ipoglicemia.

L’ottimale utilizzo degli zuccheri da parte dell’organismo, dipende, perciò, da un corretto bilanciamento tra le due sostanze prodotte dal pancreas endocrino.

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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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26Figura 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

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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).

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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.

30Figura 21.9

Gli androgeni stimolano lo sviluppo e il mantenimento del sistema riproduttore maschile.

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Da notare che sia maschi che femmine producono ormoni sia maschili che femminili, ma gli androgeni prevalgono nell'uomo e gli estrogeni nella donna.

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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.

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Quando una persona è impaurita, eccitata o innervosita, il suo cervello manda messaggi attraverso un nervo alle ghiandole surrenali, le quali immediatamente liberano adrenalina nel sangue.

L'adrenalina ha numerosi effetti che servono a far fronte a una situazione di pericolo. Per esempio fa battere più in fretta il cuore, rifornendo così più rapidamente di ossigeno il cervello e i muscoli: questo fornisce ad essi più energia per "combattere o fuggire".

L'adrenalina inoltre ha anche la funzione di contrastare i sintomi allergici, per cui le persone che rischiano uno "shock anafilattico" a causa di punture di insetti o per gravi allergie ad alimenti portano spesso con sé adrenalina iniettabile.