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SISTEMA ENDOCRINO 1

LICEO SCIENTIFICO STATALE“LEONARDO da VINCI” di FIRENZE

CORSO SPERIMENTALE FDOCENTE Prof. Enrico Campolmi

SISTEMA ENDOCRINO cap. 31 pag. 435

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Omeostasi

L’integrazione ed il controllo di tutte le attività vitali è svolta dal sistema nervoso. Questo interviene direttamente nelle modificazioni rapide (da millisecondi a minuti) tramite segnali elettrici, mentre nelle modificazioni di più lungo periodo (da minuti a mesi), agisce tramite il sistema endocrino, che utilizza invece segnali di tipo chimico.

Integrazione e controllo

Mantenimento di un ambiente interno costante entro certi limiti. E’ la funzione di base di ogni organismo; nei pluricellulari coinvolge tutti gli apparati

Nei pluricellulari l’omeostasi richiede il coordinamento di tutti i tessuti e gli organi corporei

Nei sistemi di integrazione e controllo degli organismi compaiono meccanismi caratteristici, detti meccanismi a feed back (a retroazione), che possono essere di tipo negativo o positivo

Feed back

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Feed back negativo: il sistema risponde ad un cambiamento contrastandone gli effetti

L’esempio più classico è l’interazione tra il termostato e la caldaia dell’impianto di riscaldamento

Caldaia: dispositivo per la produzione di calore, che si accende e si spegne in base ai segnali ricevuti dal termostato

Termostato: dispositivo che misura la temperatura ambientale, confrontandola con un valore stabilito dall’utente, ed invia segnali di accensione e spegnimento alla caldaia.

Quando la temperatura ambiente supera il valore fissato, il termostato dice alla caldaia di spegnersi

Quando la temperatura ambiente cala sotto il valore fissato, il termostato dice alla caldaia di accendersi

Con questo semplice meccanismo di accensione e spegnimento la temperatura ambientale si mantiene circa uguale al valore fissato

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I meccanismi a feed back negativo tendono quindi a stabilizzare le condizioni del sistema, intervenendo in moltissime attività vitali di base

Regolano ad esempio la frequenza cardiaca e respiratoria in base alle variazioni della concentrazione ematica di O2 e CO2

Regolano la sudorazione e la vasodilatazione dei capillari cutanei in base alla temperatura corporea.

Feed back positivo: il sistema risponde ad un cambiamento aumentandone gli effetti

Interviene nei momenti in cui il sistema deve andare incontro ad un cambiamento, magari rapido, che quindi va stimolato

In chimica il principio di Le Chatelier Braun offre numerosi esempi di reazioni di un sistema chimico all’equilibrio coi quali il sistema stesso tenda a minimizzare un cambiamento indotto su di esso dall’esterno

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Il parto è un momento delicato e rischioso per madre e bambino, il quale deve rapidamente uscire dall’utero materno, che lo aiuta contraendosi

La pressione della testa del neonato sulle pareti dell’utero stimola la produzione di un ormone, che stimola a sua volta le contrazioni uterine, che ulteriormente incrementano la pressione della testa del neonato sulle pareti dell’utero

Si crea così un circolo che si auto alimenta, fino ad una fase parossistica che determina l’uscita del neonato

recettore integratore effettoreStimolo(input)

Risposta(output)

retroazione

Nelle risposte a feed back sono coinvolti un recettore, un integratore ed un effettore

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recettore integratore effettoreStimolo(input)

Risposta(output)

retroazione

Il recettore è un organo o un gruppo di cellule che rileva uno stimolo interno o esterno al corpo e lo trasforma in un segnale nervoso

L’ integratore è invece una struttura dell’encefalo che elabora l’informazione inviata dal recettore ed attiva l’effettore

L’ effettore è un muscolo o una ghiandola che mette in atto la risposta decisa dall’integratore

I sistemi a feed back superano lo schema deterministico causa – effetto, in quanto l’effetto (risposta), con l’azione di ritorno, influenza a sua volta la causa (stimolo)

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SISTEMA ENDOCRINO

Insieme formato da una serie di ghiandole endocrine, e da una serie di tessuti che secernono particolari sostanze chimiche denominate ormoni.

Gli ormoni sono messaggeri chimici, che trasmettono, a organi o a tessuti, informazioni che fanno modificare la loro attività

Le ghiandole endocrine sono costituite da tessuto epiteliale e riversano i loro prodotti esclusivamente nel sangue.

Gli ormoni appartengono chimicamente a tre gruppi: derivati degli amminoacidi; peptidi e proteine; steroidi

Pur diversi tra loro, per struttura chimica e per l’effetto determinato, tutti gli ormoni hanno alcune caratteristiche comuni:

• agiscono quasi sempre a distanza, quasi mai sull’organo che li produce;• agiscono in quantità assai piccole;• molti ormoni sono organo-specifici, agiscono cioè solo su un

determinato organo, anche se alcuni influenzano più tessuti dell’organismo;

• sono più o meno gli stessi in un vasto gruppo di organismi.

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Gli ormoni sono liberati nel sangue, tuttavia solo determinate cellule bersaglio di un certo organo o di un certo tessuto rispondono all’azione di uno specifico ormone.

Le cellule bersaglio hanno infatti uno specifico recettore, cioè una struttura chimica cui l’ormone si lega selettivamente per svolgere la sua azione.

Il recettore è come una serratura, ove l’ormone si inserisce come una chiave di accensione, riconosciuta per la forma chimico, che avvia una serie di trasformazioni che porteranno all’effetto determinato.

Non è quindi l’ormone in se a produrre un dato cambiamento nell’attività cellulare, ma esso si limita, come un interruttore, ad avviare un processo che quella data cellula è comunque in grado di svolgere.

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Gli ormoni steroide, piccoli ed idrofobi, attraversano facilmente la membrana ed hanno pertanto i recettori nel citoplasma cellulare

Gli altri, troppo grossi e idrofili per attraversare liberamente il doppio strato fosfolipidico, hanno i recettori sulla membrana della cellula bersaglio

Vediamo adesso quali sono le principali ghiandole endocrine e quali ormoni producono

Ghiandola grande come un pisello, si trova nel cranio alla base del cervello ed è divisa in due lobi

Ipofisi (o ghiandola pituitaria)

Il lobo anteriore (adenoipofisi), costituito da tessuto epiteliale, secerne numerosi ormoni, tra cui: Prolattina, stimola la secrezione del latte materno ed è controllata da un meccanismo a feed back positivo attivato dalla suzione del capezzolo

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Somatotropina, regola l’accrescimento corporeo. Una carenza di questo ormone blocca la crescita, causando una forma di nanismo, mentre una sua eccessiva produzione determina un accrescimento smodato (gigantismo)

Il lobo anteriore secerne poi ormoni tropici, che stimolano l’attività di altre ghiandole endocrine

L’ormone tireotropico, agisce sulla tiroide, l’ormone adenocorticotropico, agisce invece sulla corteccia delle ghiandole surrenali.

Gonadotropine, ormoni agenti sulle gonadi sia maschili (testicoli), che femminili (ovaie). In dettaglio le gonadotropine sono l’ormone follicolo – stimolante (FSH), che nelle femmine stimola la crescita dei follicoli ovarici, la secrezione di estrogeni e l’ovulazione, mentre nei maschi promuove la spermatogenesi; l’ormone lutenizzante (LH), che nelle femmine stimola l’ovulazione e la formazione del corpo luteo, mentre nei maschi promuove la secrezione di testosterone ed il rilascio degli spermatozoi.


Attraverso gli ormoni tropici l’ipofisi quindi coordina buona parte delle funzioni ormonali dell’organismo

Il lobo posteriore (neuroipofisi), formato da tessuto nervoso, accumula e libera due ormoni prodotti dall’ipotalamo

L’ormone antidiuretico ADH (detto anche vasopressina), interviene nell’equilibrio idrico, riducendo il volume dell’orina prodotta ed aumentandone la concentrazione

L’ossitocina, stimola le contrazioni dell’utero al momento del parto. Come già detto, quest’ormone è regolato da un meccanismo a feed back positivo

Ormoni secreti dall’ipofisi anteriore


Struttura nervosa posta alla base del cervello, proprio sopra all’ipofisi, di cui controlla l’attività, esercitando il collegamento tra sistema endocrino e nervoso.

Ipotalamo

Nel sistema nervoso centrale l’ipotalamo controlla anche temperatura corporea ed assunzione di cibo ed acqua, attraverso i meccanismi della fame e della sete. E’ in contatto con centri superiori del cervello, che controllano suo tramite l’attività dell’ipofisi e dell’intero sistema endocrino.

L’ipotalamo è direttamente collegato al lobo posteriore dell’ipofisi da fibre nervose. Agisce sul lobo anteriore con ormoni, detti fattori di rilascio, che arrivano alle cellule bersaglio attraverso pochi millimetri di capillari, stimolandone o inibendone le secrezioni ormonali


Posta nel collo, davanti alla laringe, secerne due ormoni

Tiroide

Tiroxina, chimicamente simile alla tirosina, contiene iodio, e stimola tutti i processi metabolici, accelerando la respirazione cellulare. L’individuo ipertiroideo, tende ad essere magro, nervoso ed attivo; viceversa l’ipotiroideo tende ad essere grasso, abulico ed apatico

La produzione di tiroxina è controllata da un complesso sistema a feed back negativo, che coinvolge ipotalamo e adenoipofisi


Il deficit di tiroxina può comportare inoltre sviluppo mentale ritardato. Esso può tuttavia essere combattuto introducendo una piccola quantità di iodio nel sale da cucina.

Nei casi di carenza alimentare di iodio la tiroide non può produrre adeguatamente tiroxina

Attraverso il meccanismo a feed back negativo essa continua però ad essere stimolata, col risultato di ingrossarsi e sporgere in avanti a formare il gozzo


La calcitonina, contribuisce a regolare la presenza di calcio nel sangue, inibendo la liberazione di questo minerale dalle ossa, quando la sua concentrazione ematica aumenta.

Grandi quanto un pisello, si trovano dietro ed all’interno della tiroide; secernono l’ormone paratiroideo o paratormone, che aumenta la concentrazione ematica del calcio, favorendone il rilascio da parte delle ossa ed il riassorbimento da parte dei reni

Paratiroidi

L’equilibrio fisiologico del Ca è controllato da calcitonina e paratormone, ormoni antagonisti

Il Ca è coinvolto in numerosi processi, tra cui la contrazione muscolare. Una perdita eccessiva da parte delle ossa ne aumenta la fragilità, conducendo all’osteoporosi


Figura 21.6

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

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 rilascianoparatormone

Ghiandola paratiroide

paratormone

Aumenta l’assorbimento di ioni Ca2+

nell’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

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

La tiroide libera calcitonina

Diminuiscono gli ioni Ca2+ nel sangue

Regolazione della concentrazione del calcio nel sangue


Ghiandola esocrina dell’apparato digerente, contiene regioni di tessuto endocrino, denominate isole di Langherhans, secernenti due ormoni antagonisti che regolano la concentrazione ematica del glucosio (glicemia)

Pancreas

Insulina, abbassa la glicemia, favorendo l’assorbimento del glucosio nel fegato e nei muscolo (ove è convertito in glicogeno) e nel tessuto adiposo (ove è convertito in grassi)

Glucagone, ha effetti opposti all’insulina; fa infatti aumentare la glicemia, favorendo la conversione in glucosio del glicogeno e dei grassi.

La glicemia è uno dei parametri omeostatici fondamentali, cui sono legati gli scambi di glucosio e di liquidi tra sangue e tessuti


Diabete mellito: importante malattia metabolica legata a valori anomali della glicemia

Diabete di tipo I o insulinodipendente: patologia legata alla produzione insufficiente o nulla di insulina. Generalmente si manifesta in giovane età, è legata a cause autoimmuni e provoca la necessità di iniettare insulina prima dei pasti.

Diabete di tipo II o non insulinodipendente: patologia legata alla risposta insufficiente o nulla delle cellule all’insulina. Generalmente si manifesta in età avanzata, è spesso legata a cause alimentari, si cura con dieta e farmaci, ma senza la necessità di iniettare insulina.

In ambo i casi di diabete mellito, l'organismo si comporta come se fosse privo di glucosio, mentre invece la glicemia è elevata e costringe i reni ad espellere glucosio nelle urine (glicosuria)

Se non curato il diabete, oltre a comportare rischi diretti (coma diabetico) alla lunga predispone a malattie cardiovascolari e renali ed alle infezioni


Le cellule del corpo assorbono più glucosio

Insulina

La glicemia cala fino a un punto critico: diminuisce lo stimolo per la liberazione di insulina

Stimolo: Il livello ematico di glucosio cala

Il pancreas è stimolato 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 Omeostasi: normale livello ematico di glucosio

(circa 90 mg/100ml)

Il pancreas è stimolato a liberare insulina nel sangue Il fegato

preleva dal sangue glucosioe lo immagazzina in forma di glicogeno

Regolazione della concentrazione del glucosio nel sangue


Le ghiandole surrenali, poste alla sommità di ciascun rene, sono formate da due porzioni che differiscono per la struttura e gli ormoni che secernono

Parte centrale della surrenale, formata da tessuto nervoso; attivata dal sistema nervoso simpatico, rafforza l’azione di questo quando l’organismo si trova in condizioni di stress che necessitano rapide risposte del tipo “combattimento o fuga”

Midolla surrenale

Secerne adrenalina e noradrenalina che, tramite meccanismi diversi, aumentano le risorse di cuore, cervello e muscoli scheletrici, gli organi più importanti per fuggire o combattere. Aumentano la pressione sanguigna, rafforzando le contrazioni cardiache e costringendo i capillari della pelle e degli organi interni; inoltre aumentano la glicemia, favorendo la scissione del glicogeno nel fegato e nei muscoli e dei grassi nel tessuto adiposo.


Parte periferica della surrenale, formata da tessuto epiteliale; è attivata dall’ormone adenocorticotropico e secerne diversi ormoni steroidei

Corteccia surrenale

Aldosterone: regola il riassorbimento renale degli ioni.

Cortisolo: assieme ad altri ormoni simili, tra cui il cortisone, favorisce la produzione di glucosio, a partire dalle proteine e dai grassi, e ne riduce l’utilizzo da parte delle cellule, tranne quelle di cuore e cervello; favorisce così l’attività di questi due organi a spese di altre parti del corpo.

Il cortisolo viene secreto in quantità durante i periodi di stress prolungato (competizioni sportive, situazioni nuove, preparazione di esami ecc.), e collabora con adrenalina e sistema nervoso simpatico nell’aiutare l’organismo a superare queste fasi di difficoltà. In grandi quantità il cortisolo, e gli altri ormoni ad esso associati, agiscono sul sistema immunitario, riducendo talune sue risposte troppo amplificate, come le allergie o gravi processi infiammatori


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

Aldosterone Cortisolo

Risposta a lungo termine allo stress

Aldosterone1. Ritenzione di ioni sodio e di acqua a livello renale2. Aumento del volume del sangue e della pressione sanguigna

Cortisolo 1. Demolizione di proteine e grassi e loro trasformazione in glucosio con aumento conseguente della glicemia2. Possibile depressione del sistema immunitario

Controllo delle risposte allo stress da parte degli ormoni surrenalici


Le gonadi sono organi specializzati per la riproduzione (generano i gameti). Secernono inoltre ormoni steroidei, che controllano la maturazione sessuale, favoriscono la produzione dei gameti e, nella donna, provocano i cambiamenti fisiologici connessi col ciclo mestruale e la gravidanza.

Secernono testosterone, ormone attivo sia sulla spermatogenesi, che sullo sviluppo ed il mantenimento dei caratteri sessuali secondari del maschio.

Testicoli

Secernono progesterone e estrogeni, che regolano le fasi del ciclo mestruale, favoriscono i cambiamenti del corpo associati alla gravidanza e controllano la maturazione sessuale nella donna.

Ovaie


Ghiandola Ormone Azione

Ipofisi

anteriore

Somatotropina Regola accrescimento corporeo

Prolattina Stimola produzione latte materno

Adenocorticotropico Stimola la corteccia surrenale

Tireotropico Stimola la tiroide

Follicolo stimolante (FSH) Femmine: stimola crescita follicoli ovarici, secrezione estrogeni, ovulazione. Maschi: stimola spermatogenesi

Lutenizzante (LH) Femmine: stimola ovulazione e formazione corpo luteo. Maschi: stimola secrezione testosterone e rilascio spermatozoi

Ipotalamo (l’ipofisi posteriore accumula e rilascia)

Antidiuretico Regola l’equilibrio idricoOssitocina Stimola contrazioni uterine nel parto

Ipotalamo Fattori rilascio ormoni ipofisari Stimolano l’attività dell’ipofisi anteriore

Inibitori ormoni ipofisari Inibiscono l’attività dell’ipofisi anteriore

Tiroide Tiroxina Stimola processi metabolici

Calcitonina Abbassa la calcemiaParatiroidi Paratormone Innalza la calcemia

Pancreas Insulina Abbassa la glicemia

Glucagone Innalza la glicemiaCorteccia surrenale Adrenalina, noradrenalina Aumentano pressione sanguigna e glicemia

Midolla surrenaleAldosterone Controlla l’equilibrio salino

Cortisolo e altri steroidi Agisce nello stress di lungo periodoTesticoli Testosterone Regola spermatogenesi e sviluppo sessuale

Ovaie Estrogeni e progesterone Regolano gametogenesi, sviluppo sessuale,

ciclo mestruale e gravidanza

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