PON DI SCIENZE A.S. 2013/14 ESPERTO PROF. C. FORMICA IL SISTEMA ENDOCRINO

INTEGRAZIONE: SISTEMA NEUROENDOCRINO

Termoregolazione

Corteccia cerebrale (sistema nervoso)

Ipotalamo (nervoso-endocrino)

Ipofisi (endocrino)

Tiroide, surrene (endocrino)

Ghiandole esocrine (nervoso autonomo o neurovegetativo)

Vasodilatazione/costrizione (neurovegetativo)

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Esempio di integrazione

IPOTALAMO

3

L’ipotalamo riceve informazioni di varia origine da ogni parte

dell’organismo:

•stato degli organi interni o visceri

•sensazioni dolorifiche

•temperatura del sangue (termocettori centrali),

•osmolarità plasmatica (osmocettori),

•glicemia (glicocettori),

concentrazione di diversi ormoni.

Esso media le risposte finalizzate a mantenere l’omeostasi.

(temperatura corporea, pressione del sangue, equilibrio idrico-

salino, metabolismo energetico).

È in diretta connessione con l’adenoipofisi

Controlla alcuni comportamenti (assunzione acqua e cibo, attività

riproduttiva).

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I meccanismi centrali di controllo e di integrazione delle funzioni

vegetative e le regioni cerebrali coinvolte agiscono nella maggior

parte dei casi attraverso l’Ipotalamo, che proietta a vari nuclei

vegetativi del tronco encefalico e del midollo spinale.

È in diretto rapporto anche col sistema autonomo:

La parte anteriore media le risposte riconducibili ad azioni

parasimpatiche (aumento motilità e secrezione gastrica, contrazione

vescica)

Quella postero-laterale le risposte simpatiche di lotta-fuga

(aumento frequenza cardiaca, pressione arteriosa, frequenza

respiratoria, diminuzione motilità gastro-intestinale, aumento flusso

ematico muscolare, midriasi)

SISTEMA ENDOCRINO

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Coopera col SN per regolare le funzioni dell’organismo e reagire

alle modificazioni dell’ambiente esterno o interno. È costituito da

ghiandole endocrine distribuite nell’organismo che secernono

ormoni.

Gli ormoni possono avere varia composizione chimica:

Steroidei: ormoni sessuali, cortisolo aldosterone ecc.

- derivanti da amminoacidi. es. adrenalina

-peptidici. es. prolattina

-proteici. es. insulina, GH

Tali molecole vengono riversate nel sangue e trasportate fino agli

organi bersaglio, dove esercitano la loro azione.

CONTROLLO A FEEDBACK

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Gli ormoni sono attivi anche a minime concentrazioni. La loro

quantità nel sangue è regolata da sistemi a feedback negativo:

all’aumentare della concentrazione dell’ormone, viene inibito il

rilascio dell’ormone stesso.

Feedback negativo: il risultato di un’azione produce una

inversione dell’effetto iniziale (per esempio la regolazione della

pressione sanguigna, della glicemia, della temperatura corporea).

Feedback positivo: il risultato di un’azione rafforza l’effetto

iniziale (per esempio eventi che generano il parto o la

coagulazione).

Gli stimoli partono di norma dall’ipotalamo, che appartiene al SNC. Da questo si dirigono all’ipofisi, minuscola ghiandola endocrina situata sopra la sella turcica dell’osso sfenoide nel cranio. Tra questi due organi si stabilisce un feedback breve.

NEUROIPOFISI

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produce: ADH ormone antidiuretico (vasopressina) •azione sul rene: riduce la diuresi ossia l’eliminazione di liquidi e urina in quanto favorisce il riassorbimento renale dei liquidi •vasi sanguigni, sui quali produce costrizione e aumento della pressione arteriosa OSSITOCINA •azione e sull’utero: favorisce l’espulsione del feto durante il parto •azione sulla ghiandola mammaria: stimola la lattazione dopo il parto

ADENOIPOFISI

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L’ADENOIPOFISI produce le tropine, ormoni peptidici che attraverso il sangue, con un feedback lungo, raggiungono gli organi bersaglio: TSH tireostimolante tiroide GH crescita ossa, muscoli … LH luteotropina ♀corpo luteo, ♂ cellule Leydig testicolo testosterone e altri ormoni FSH follicolostimolante ♀follicolo ovarico, ♂ cellule Sertoli testicolo spermatozoi ACTH adrenocorticotropo corticale surrene aldosterone Prolattina: agisce sulla ghiandola mammaria e sul sistema riproduttore femminile

GHIANDOLE ENDOCRINE BERSAGLIO

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TIROIDE T3 T4 CALCITONINA PARATIROIDI PTH CORTICOSURRENE GLUCOCORTICOIDI MINERALCORTICOIDI MIDOLLARE SURRENALE ADRENALINA OVAIO ESTROGENI PROGESTINICI TESTICOLO ANDROGENI PANCREAS ENDOCRINO INSULINA GLUCAGONE SOMATOSTATINA

10 TIROIDE: SECREZIONE DEGLI ORMONI TIROIDEI

Azione del TSH: le goccioline di colloide, contenenti T3 E T4

trasportate dalla tireoglobulina, entrano nelle cellule follicolari per

pinocitosi. La fusione delle goccioline di colloide con i lisosomi

provoca l’idrolisi della tireoglobulina e la liberazione di T3 e T4

Il 10% circa di T4 è soggetto a perdere un atomo di iodio

trasformandosi in T3 prima di essere secreto.

Secrezione degli ormoni tiroidei: ogni giorno sono secreti in media

100 μg di T4 e 10 μg di T3.

Organicazione iodio: viene catturato come ioduro e lo scambio Na+.

– ioduro (I-) è la prima fase dell’uptake ed è stimolato dal TSH.

Reagendo con la tirosina lo iodio vi si lega progressivamente

formando:

MIT (monoiodotirosina), DIT (diiodotirosina), T3 e T4.

Tiroide e ormoni tiroidei iodati T3 - T4

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MANIFESTAZIONI CLINICHE DEL DEFICIT O DELL’ECCESSO DI

ORMONI TIROIDEI T3 E T4

Tessuto o organo Deficit Eccesso

Cute, capelli Fragilità, secchezza, pallore,

gonfiore

Pelle rosa, calda. Onicolisi (unghie fragili)

Cardiovascolare Ridotta gittata cardiaca,

bradicardia sinusale

Aumento gittata, ridotte resistenze perif.,

tachicardia

Digerente Ridotta motilità intestinale Nausea e vomito, specie in gravidanza

Nervoso Ritardo mentale nel bambino

Nell’adulto ridotte funzioni

intellettive, depressione

Nervosismo, emotività, tremore

Muscoloscheletrico Rigidità e dolori muscolari, scarso

sviluppo osseo

Debolezza, affaticamento muscolare,

demineralizzazione ossea

Riproduttivo Ritardata pubertà, menorragia,

disfunzioni erettili, infertilità

Ritardata pubertà con aspetto normale,

aumentata libido,

Metabolismo Riduzione appetito, aumento peso,

intolleranza al freddo, ridotto

metabolismo lipidi e proteine

Aumento appetito, perdita peso, aumentato

metabolismo lipidi e proteine

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GLI ORMONI CALCITONINA E PARATORMONE (PTH)

Calcitonina Paratormone

Da chi è

prodotto

l’ormone

Cellule C della tiroide Paratiroide

Calcio nel

sangue

Diminuzione Aumento

Azione su ossa e

scheletro

Deposizione del calcio:

le ossa si rinforzano

Riassorbimento del calcio:

osseo le ossa si

indeboliscono

Quando? Se serve più calcio alle

ossa

Se serve più calcio in

circolo

14 STRUTTURA CHIMICA DEGLI STEROIDI

Il capostipite è il colesterolo e da esso derivano tutti gli ormoni steroidei. La struttura base è il ciclopentanoperidrofenantrene formato da fenantrene (idrocarburo aromatico policiclico, A+B+C) con aggiunta di un ciclopentano (D)

Da esso deriva il Colestano, C-27, che a sua volta genera i seguenti idrocarburi capostipiti degli steroidi:

a) colano (C-24) – capostipite degli acidi biliari,

b) pregnano (C-21) - capostipite di: progestinici, glucocorticoidi e mineralocorticoidi

c) androstano (C-19) - capostipite degli androgeni

d) estrano (C-18) - capostipite degli estrogeni.

Gli steroidi enetrano nella cellula attraverso la membrana cellulare

si legano ad uno specifico recettore presente nel citoplasma

entrano nel nucleo, si legano a specifici siti del DNA e inducono la

sintesi di nuove proteine

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STRUTTURA DEGLI ORMONI STEROIDEI

I carboni ai vertici dei 4

anelli A, B, C, D sono

numerati da 1 a 18,

compresi i gruppi

laterali. Segue la catena

legata al C-17

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LE 5 FAMIGLIE DEGLI ORMONI STEROIDEI Famiglia Nome comune Sigla

Progestinici (C-21) Progesterone P4

Glucocorticoidi (C-21) Cortisolo F

Mineralcorticoidi (C21) Aldosterone Aldo

Androgeni (C19) Testosterone T

Estrogeni (C18) Estradiolo E2

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le aree in blu indicano strutture indispensabili per l’attività progestinica. Le aree

tratteggiate indicano strutture indispensabili per l’attività glucocorticoide e

mineralocorticoide.

MECCANISMO D’AZIONE ORMONI STEROIDEI

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vengono prodotti in risposta agli stimoli delle tropine ipofisarie (ACTH, LH,

FSH) e interagiscono con recettori cellulari e inducono la sintesi di mRNA

A differenza di quelli peptidici, sono sintetizzati solamente da pochi organi e non

vengono immagazzinati in tessuti di riserva, bensì prodotti all'occorrenza e

prontamente liberati e nel plasma, dove sono poco idrosolubili, devono

necessariamente legarsi a proteine di trasporto: specifiche, come le SHBG

(proteine di trasporto degli ormoni sessuali) e le CBG (globuline leganti i

corticosteroidi) e ed aspecifiche, come l‘ albumina.

Soltanto la quota libera, scorporata da tali proteine o legata ad esse in maniera

blanda, rappresenta la frazione biodisponibile ed attiva dell'ormone.

Le proteine di trasporto mantengono una riserva circolante di ormoni,

importante in caso di improvvisi cambiamenti della loro concentrazione. Hanno

inoltre la capacità di prolungare la vita media degli stessi, proteggendoli dalla

degradazione; dall'altro lato, però, ne limitano l'azione, bloccando il loro ingresso

nelle cellule (solo la quota libera, quindi scorporata da tali carriers è

biologicamente attiva). Dal momento che il catabolismo degli ormoni steroidei è

affidato al fegato, i livelli circolanti dipendono da vel.sintesi, funz.epatica ecc.

19

FEEDBACK E AZIONE DEGLI ORMONI

CATECOLAMINE

20

Sono dotate di effetti ormonali l'adrenalina e la noradrenalina, sintetizzate, oltre

che dai neuroni del sistema nervoso simpatico, anche a livello della midollare del

surrene. Dal punto di vista chimico, sono derivati dell'amminoacido tirosina. La

sintesi consiste nella trasformazione della tirosina in DOPA (diossifenilalanina);

da questa si forma la dopamina che viene trasformata in noradrenalina; la

noradrenalina, a sua volta, è trasformata in adrenalina esclusivamente nella

midollare del surrene. Le catecolammine sono immagazzinate all'interno della

cellula e secrete in risposta alla liberazione locale di acetilcolina. Hanno

un'emivita brevissima (20 sec) e vengono inattivate con due diversi meccanismi:

la degradazione, che avviene nel fegato, e il recupero all'interno delle cellule da

cui sono state secrete.

I derivati dal triptofano sono la serotonina e la melatonina. La conversione del

triptofano in serotonina avviene tramite due passaggi enzimatici, mentre dalla

metilazione della serotonina si ha la formazione della melatonina. Tanto la

serotonina quanto la melatonina sono peptidi di piccole dimensioni che, una volta

prodotti, vengono immediatamente liberati nel circolo ematico.

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ORMONI SESSUALI FEMMINILI Ormone Dove è prodotto Funzioni

Progesterone Corpo luteo

Placenta

Cambiamenti ciclici della cervice, modificazioni

dell’endometrio; favorisce il passaggio da una fase

proliferativa ad una secretiva. In gravidanza favorisce

lo sviluppo dell’embrione. Ha emivita breve

Pregnenolone Testicolo

Azione cortisonica. Precursore del testosterone e

dell’androstenedione, ma anche dei gluco e

mineralcorticoidi

17β- Estradiolo

♀ Ovaio, corticosurrene

Corpo luteo.

Trofoblasto.

♂ Testicolo

Regola lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari.

Picco a metà ciclo, regola la fase proliferativa

dell’endometrio.

Produce ritenzione idrosalina, muco cervicale

Estrone Follicolo ovarico,

surrene

Aromatizzazione

androstenedione

I parte del ciclo mestruale, scarsa attività estrogenica.

Massimo in menopausa

Estriolo Unità feto-placentare Tende ad aumentare progressivamente in gravidanza

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ORMONI ANDROGENI

Ormone Dove è prodotto Funzioni

Testosterone Cellule interstiziali di

Leydig

Viene convertito in

estrogeni mediante

l’enzima AROMATASI

spermatogenesi, crescita e funzione delle

ghiandole sessuali secondarie e la

crescita dei peli; anabolizzante sui

muscoli e sulle ossa

Diidrotestosteron

e (DHT)

♀ Conversione periferica

del testosterone. Surrene

♂ Ovaio

androgeno più potente

Androstenedione reticolare del

corticosurrene attraverso

la via biosintetica da

Pregnenolone a

Testosterone

Cellule leuteiniche della

granulosa ovarica

aumenta in fase preovulatoria

Deidroepiandrost

erone solfato

(DHEAS)

Regola l’attività di enzimi surrenalici.

Precursore di estrogeni placentari

LE GONADOTROPINE Ormoni peptidici prodotti dall’ipofisi che stimolano l'attività delle

gonadi, ne regolano lo sviluppo, la funzione endocrina e la

gametogenesi.

LH (ORMONE LUTEINIZZANTE)

FSH (ORMONE FOLLICOLOSTIMOLANTE

Gonadotropine (FSH, LH), Ciclo Mestruale e Ovarico

25 3 9 OVULAZIONE 19 25

FSH LH

Steroidi sessuali femminili, ciclo ovarico e ciclo mestruale

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

25 27

FLUSSO 3 5 7 9 11 13

OVULAZIO

NE 15 17 19 21 23 25 27

giorno del ciclo

0

50

100

150

200

250

Progesterone

Estradiolo

Ciclo mestruale: Sequenza ripetitiva di modifiche fisiologiche e strutturali (proliferative,

secretorie e degenerative) regolate da estrogeni e progestierone che coinvolgono

l'endometrio. La successione dei cicli, ognuno dei quali dura di norma 28 giorni, inizia con

il menarca, si sospende durante le gravidanze e termina con la menopausa.

Ciclo ovarico. Sequenza di fasi funzionali che coinvolgono la gonade femminile. Nella specie

umana, sotto un controllo ormonale, si succedono:

•Fase follicolare: maturazione del follicolo,

•Fase ovulatoria: ovulazione,

•Fase luteinica: formazione del corpo luteo

Testicolo: androgeni e spermatogenesi

Il testicolo è costituito da due compartimenti strutturalmente distinti

responsabili delle due principali funzioni testicolari:

compartimento delle cellule interstiziali, o cellule di Leydig

produzione di androgeni

compartimento dei tubuli seminiferi contenente le cellule

germinali e le cellule di Sertoli produzione di spermatozoi

LH Leydig androgeni

FSH Sertoli spermatogenesi

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SURRENE: PORZIONE CORTICALE

Gli stimoli dal SNC attivano i neuroni colinergici pregangliari SN Autonomo), che agiscono sulle cellule cromaffini della midollarre surrenale. Questa secerne: epinefrina (adrenalina) e piccole quantità di norepinefrina. Le prime due fasi avvengono nel citoplasma, la conversione da dopamina a noradrenalina nei granuli secretori, dove viene conservata l’adrenalina.

Le ghiandole surrenali sono poste sopra i due reni. La loro zona più

esterna è detta corticale, quella più interna midollare

La CORTICALE produce:

•CORTISOLO che induce la sintesi e la liberazione di glucosio

•ALDOSTERONE coinvolto nella regolazione delle concentrazioni

di ioni, specie sodio e potassio

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SURRENE: PORZIONE MIDOLLARE

La midollare produce:

•CATECOLAMINE sostanze ad azione ormonali formate dall’anello

benzenico dell’amminoacido TIROSINA. Esse comprendono

-ADRENALINA (epinefrina)

-NORADRENALINA (norepinefrina)

-DOPAMINA.

Essi agiscono sia da ormoni che da neurotrasmettitori.

Esse accelerano il battito cardiaco e aumentano la forza delle

contrazioni, aiutando l’organismo a resistere allo stress

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AZIONE DELLE CATECOLAMINE

-ADRENALINA (epinefrina). Produce un’azione di stimolo su:

Cuore azione inotropa, cronotropa positiva (aumenta la forza e

la frequenza)

pressione arteriosa

vasocostrizione cutanea, renale

• vasodilatazione muscolatura striata

rilassamento muscolatura liscia

contrazione muscolatura striata

metabolismo

iperglicemia, lipolisi

29 FENILALANINA

amminoacido aromatico essenziale , si trova nella > proteine.

Mediante la fenilalaninaidrossilasi si trasforma in tirosina, ma se

manca l’enzima si ha un difetto congenito del metabolismo: si

accumula troppa fenilalanina nei liquidi biologici, in particolare nel

sanguefenilchetonuria, caratterizzata da deficienza mentale. A

carico del tessuto nervoso si verificano difetti di mielinizzazione del

cervello e una progressiva demielinizzazione di aree precedentemente

mielinizzate. I sintomi sono costituiti da insufficienza mentale,

convulsioni, alterazioni del carattere. Una diagnosi precoce e un

particolare trattamento dietetico, instaurato sin dai primi mesi di vita

(abolizione del latte e impiego di alimenti privi di f.) possono evitare o

limitare la comparsa delle lesioni nervose.

Per decarbossilazione si trasforma in feniletilammina,

C6H5CH2CH2NH2, considerato anch’esso precursore dell’adrenalina.

dalla tirosina agli ormoni e ai neurotrasmettotori

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DOPA

CH- COOH-NH2

tirosina CH- COOH-NH2

dopamina

CH2- NH2

noradrenalina

CH2- NH2

ADRENALINA

CH2- NH-CH2

1 2 3

4

1

2

3

4

DOPA decarbossilasi

Tirosina idrossilasi

Dopamina idrossilasi

Metil transferasi (nella midollare del surrene