Il sistema endocrino

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1 Il sistema endocrino 0

2 I messaggeri chimici 0 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.

3 0 Gli ormoni sono secreti dalle ghiandole endocrine e dalle cellule neurosecretrici. Vescicole secretrici Vaso sanguigno Vaso sanguigno Cellula bersaglio Cellula neurosecretrice Cellula bersaglio Cellula endocrina Molecole ormonali Molecole ormonali

4 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.

5 Un numero ridotto di composti chimici si comporta da ormone nel sistema endocrino e da messaggero chimico nel sistema nervoso. Cellula nervosa Impulsi nervosi Neurotrasmettitori Cellula nervosa

6 Gli ormoni agiscono sulle cellule bersaglio mediante due principali meccanismi di trasmissione del segnale 0 Ormone idrosolubile (insulina) Recettore proteico 1 Gli ormoni idrosolubili si legano a recettori proteici di membrana della cellula bersaglio. Cellule bersaglio Molecole relè 2 Membrana plasmatica Sequenza di trasduzione del segnale 3 Glicogeno Glucosio Risposta cellulare: in questo esempio, la demolizione del glicogeno

7 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. Ormone liposolubile (testosterone) Cellula bersaglio DNA Nucleo mrna Recettore proteico Complesso ormonerecettore Trascrizione 0 Nuova proteina Risposta cellulare: attivazione di un gene e nuove proteine

8 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 Tiroide Paratiroidi Timo Ghiandole surrenali Pancreas Ipofisi Ovaia (nella femmina) Testicolo (nel maschio)

9 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. 0

10 0 Molti ormoni hanno un ampia gamma di cellule bersaglio. Altri ormoni, invece, esercitano la loro azione solo su pochi tipi di cellule bersaglio.

11 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. 0 Encefalo Ipotalamo Tessuto osseo Neuroipofisi Adenoipofisi

12 0 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.

13 0 Le cellule neurosecretrici del lobo posteriore dell ipofisi (neuroipofisi) sintetizzano l ossitocina e l ormone antidiuretico (ADH). Ormone Ipotalamo Cellula neurosecretrice Neuroipofisi Vaso sanguigno Adenoipofisi Ossitocina ADH Muscolatura uterina ghiandole mammarie Tubuli renali

14 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. Cellula neurosecretrice Vaso sanguigno Ormoni di rilascio dell ipotalamo Cellule endocrine dell adenoipofisi Ormoni TSH ACTH FSH e LH Somatotropina (GH) Prolattina (PRL) Endorfine Tiroide Corticale Testicoli surrenale e ovaie L intero Ghiandole corpo mammarie (nei mammiferi) Recettori encefalici del dolore

15 0 La secrezione della tiroxina da parte della tiroide è controllata da meccanismi a feedback negativo. Ipotalamo Inibizione TRH Adenoipofisi Inibizione TSH Tiroide Tiroxina

16 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 T 4 perché la sua molecole contiene quattro atomi di iodio. la tiiodotironina, detta anche T 3 perché contiene tre atomi di iodio.

17 La presenza nel sangue di quantità eccessive o ridotte di degli ormoni tiroidei può determinare gravi malattie metaboliche. Una forma di ipertiroidismo

18 0 La mancanza degli ormoni T 3 e T 4 provoca l interruzione di uno dei meccanismi a feedback che controllano l attività tiroidea. Ipotalamo Nessuna inibizione TRH Adenoipofisi Nessuna inibizione Tiroide TSH Assenza di iodio Insufficiente produzione di T 4 e T 3 La tiroide si ingrossa e forma il gozzo

19 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. 0

20 0 Calcitonina Regolazione della concentrazione del calcio nel sangue La ghiandola tiroide libera calcitonina Stimolo: l aumento del livello ematico di ioni Ca 2+ Omeostasi: normale livello ematico del calcio (circa 10 mg/100ml) Stimola il deposito di ioni Ca 2+ nelle ossa Riduce l assorbimento di ioni Ca 2+ nei reni Diminuiscono gli ioni Ca 2+ nel sangue Stimolo: la diminuzione del livello ematico di ioni Ca 2+ Aumentano gli ioni Ca 2+ nel sangue Stimola il rilascio di ioni Ca 2+ dalle ossa Aumenta l assorbimento di ioni Ca 2+ nei reni Vitamina D attiva Aumenta l assorbimento di ioni Ca 2+ da parte dell intestino PTH Le ghiandole paratiroidi rilasciano l ormone paratiroideo (PTH) Ghiandola paratiroide

21 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. 0

22 0 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.

23 Regolazione della concentrazione del glucosio nel sangue Le cellule beta del pancreas sono stimolate a liberare insulina nel sangue Alto livello ematico di glucosio Insulina Le cellule del corpo assorbono più glucosio Il fegato preleva glucosio dal sangue e lo immagazzina sotto forma di glicogeno 0 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 aumenta (per esempio, dopo aver mangiato un pasto ricco di carboidrati) Omeostasi: normale livello ematico di glucosio (circa 90 mg/100ml) Stimolo: Il livello ematico di glucosio cala (per esempio, saltando un pasto) Figura 21.7 Si ristabilisce il corretto livello di glucosio ematico: diminuisce lo stimolo per la liberazione di glucagone Il fegato demolisce il glicogeno e libera glucosio nel sangue Glucagone Le cellule alfa del pancreas sono stimolate a liberare glucagone nel sangue

24 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 insulinoindipendente).

25 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.

26 0 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.

27 Gli androgeni stimolano lo sviluppo e il mantenimento del sistema riproduttore maschile. 0

28 0 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.

29 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. 0

30 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.

31 Controllo delle risposte allo stress da parte degli ormoni prodotti dalle ghiandole surrenali. 0 Stress Rene Ghiandola surrenale Midollare surrenale Corticale surrenale Midollo spinale (sezione trasversale) Impulsi nervosi Cellula nervosa Cellula nervosa ACTH Ipotalamo Ormone di rilascio Adenoipofisi Vaso sanguigno Midollare surrenale ACTH Corticale surrenale Adrenalina e noradrenalina Mineralcorticoidi Glicocorticoidi Figura Risposta a breve termine allo stress 1. Demolizione del glicogeno; aumento del glucosio ematico 2. Aumento della pressione sanguigna 3. Aumento del ritmo respiratorio 4. Aumento del tasso metabolico 5. Modificazioni del flusso sanguigno, con conseguente aumento dello stato di attenzione e diminuzione dell attività digestiva e renale Risposta a lungo termine allo stress Mineralcorticoidi 1. Ritenzione di ioni sodio e di acqua a livello renale 2. Aumento del volume del sangue e della pressione sanguigna Glicocorticoidi 1. Demolizione delle proteine e dei grassi e loro trasformazione in glucosio con conseguente aumento del glucosio ematico 2. Possibile depressione del sistema immunitario