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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.