endocrinologia scienza che studia le ghiandole a secrezione interna, i loro prodotti (ormoni) e gli...
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ENDOCRINOLOGIA
SCIENZA CHE STUDIA LE GHIANDOLE A SECREZIONE INTERNA, I LORO
PRODOTTI (ORMONI) E GLI EFFETTI DI QUESTI SULL’ORGANISMO, NELLA FISIOLOGIA E NELLA PATOLOGIA
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Ormone
Sostanza biologicamente attiva secreta in circolo da una cellula (cellula endocrina) e capace di regolare le funzioni di un’altra cellula posta a distanza (cellula bersaglio)
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Stimoli esterni
SN
A BH Azione biologicaA
feed-back
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“Topografia” dell’azione ormonale
H vaso sanguigno
a a) autocrina
b
b) paracrina
cellula secernente
c
c) sistemica (endocrina)H
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Proteine di trasporto
H
H
H H
H
HH: ormone libero
(forma attiva)
Proteine di trasporto specifiche (TBG, SHBG, IGFBP, CBG)(legame ad alta affinità)
Albumina, prealbumina (legame a bassa affinità)
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Spill-over
H1 R1
Effetto 1
H2 R2 Effetto 2
Effetto 1E
enzima
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Classificazione chimica degli ormoni
• Ormoni proteici o peptidici (ormoni gastroente-rici, ormoni ipofisari, paratormone, calcitonina, etc.)
• Ormoni steroidei (glicocorticoidi, mineral-corticoidi, ormoni sessuali)
• Ormoni aminoacido-derivati (catecolamine, ormoni tiroidei)
• Ormoni derivati dagli acidi grassi (prosta-glandine, etc.)
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Recettore di superficie
Recettore inattivo Recettore attivato
azione
azioneH
Recettore intracellulare (nucleare o citoplasmatico)
H
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R di membrana
2° messaggero
azione su proteinenucleari
Risposta metabolica tardiva
regolazione enzimatica
risposta metabolica
acuta
Ormonipeptidici
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nucleo+
ormone recettore
DNA
regione di legame
gene ormonodipendente
mRNA
trascrizione
proteina specifica
azione metabolica
trasduzione
citoplasma
modificazione conformazionalecon attivazione
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Classificazione funzionale dei ligandi recettoriali
• Agonisti/superagonisti:sostanze capaci di evocare una risposta massimale/sovramassimale rispetto al ligando naturale
• Agonisti parziali:sostanze che determinano una risposta incompleta, anche in concentrazioni elevate
• Antagonisti:sostanze che inibiscono la stimolazione recettoriale
• Inattivi:sostanze prive di effetti funzionali
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Meccanismi di inattivazione dell’azione ormonale
• Demolizione enzimatica rapida nel sito di azione
• Trasformazione in altre sostanze meno attive o inattive
• Escrezione (urine/bile)
• Feed-back negativo sulla secrezione ormonale
• Desensibilizzazione
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Desensibilizzazione
Fenomeno per cui l’esposizione protratta ad un ligando provoca una attenuazione della risposta biologica allo stimolo
Meccanismi:
• Riduzione dei numero dei recettori accessibili al ligando (down-regulation)
• Modificazioni dell’affinità del recettore per il ligando o della risposta post-recettoriale
all’attivazione del recettore
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Un ormone - molte funzioni:
insulina
Utilizzazione del glucosio
Liposintesi
Sintesi proteica
Trasporto del potassio
Implicazioni: risposta funzionale coordinata alle modificazioni omeostatiche
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Una funzione - molti ormoni:
Controllo dell’omeostasi
glicemica
glucagone
epinefrina
cortisolo
GH
insulina
Implicazioni: 1. regolazione fine della risposta2. compensazione in caso di deficit di un ormone
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stimoli Ghiandola periferica
ormone Cellule bersaglio
effetto
rilascio calcioossoPTHes. paratiroide
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Ghiandole periferiche
ormone B
Cellule bersaglio
effetto
SNC
ipotalamo
(ritmo spontaneo circadiano, ultradiano, infradiano)
feed-back ipofisi
releasing H
ormone A
inhibiting H
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ipotalamo
ipofisi
SNC
+AVP/CRF
+
ACTH
surrene
glucocorticoidi
GnRH+
ovaio testicolo
LH/FSH
steroidi sessuali
PIF-
mammella
HPRL
TRH+
tiroide
T3, T4
TSH
GHRH/somatostatina+ -
t. bersaglio
IGF-1
GH
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Meccanismi di patologia endocrina
• Ridotta produzione ormonale
• Eccessiva produzione ormonale
• Resistenza all’azione ormonale
• Anomalie del trasporto ormonale
• Anomalie del metabolismo ormonale
• Produzione di ormoni anomali
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Patologie da resistenza della cellula bersaglio
• Presenza di sostanze interferenti con il legame recettoriale
• Deficit di sintesi del recettore
• Difetti post-recettoriali
• Anomalie strutturali del recettore
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Esercizio fisico ed endocrinologia
• Gli ormoni nell’adattamento all’esercizio fisico
• Alterazioni nell’adattamento all’esercizio fisico presenti nella patologia endocrina
• Effetti benefici dell’esercizio fisico nella patologia endocrina
• La patologia endocrina provocata dall’esercizio fisico strenuo
• Le conseguenze dell’uso di ormoni in dosi farmacologiche a scopo dopante
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Esercizio fisico ed endocrinologia
• Gli ormoni nell’adattamento all’esercizio fisico
• Alterazioni nell’adattamento all’esercizio fisico presenti nella patologia endocrina
• Effetti benefici dell’esercizio fisico nella patologia endocrina
• La patologia endocrina provocata dall’esercizio fisico strenuo
• Le conseguenze dell’uso di ormoni in dosi farmacologiche a scopo dopante
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Sistemi ormonali
Funzione riproduttiva
Sviluppo e crescita
Omeostasi(mantenimento
equilibrio)
Produzione, uso e stoccaggio
energia
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Esercizio fisico
allenamento Tipo di esercizio (intensità, durata,…)
Modificazioni ormonali
• Facilitazione uso del glicogeno muscolare• Mantenimento disponibilità substrati per contrazione
muscolare
• Mantenimento flusso di glucosio al SNC
• Facilitazione glicogenosintesi epatica post-esercizio
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Principali risposte ormonali all’esercizio fisico
Aumentano:
CRH-ACTH-cortisolo Catecolamine
GH Glucagone (PRL)
Si riduce:
Insulina
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Principali risposte ormonali all’esercizio fisico
Aumentano:
CRH-ACTH-cortisolo Catecolamine
GH Glucagone (PRL)
Si riduce:
Insulina
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SISTEMA SIMPATO-ADRENERGICO
Caratteristiche:
Riceve e integra segnali di varia natura dai centri superiori e dalla periferia
E’ capace di risposte rapidissime
Ha un ruolo cruciale nei meccanismi di adattamento omeostatico
Ha una componente nervosa (fibre simpatiche) ed una endocrina (midollare surrenalica)
I suoi effetti sono mediati dalle catecolamine (noradrenalina e adrenalina)
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SINTESI DELLE CATECOLAMINE
Tirosina
Dopa
Dopamina
Noradrenalina (noreprinefrina)
Adrenalina(epinefrina)
EFFETTI
EFFETTI
Terminazioni nervoseSurreni
Surreni
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COMPONENTI STRESSANTI NELL’ESERCIZIO FISICO
Fisica
Metabolica
Psico-emotiva
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ATTIVAZIONE SIMPATICA DURANTE ESERCIZIO
Corteccia Attivazione motoneuroni
Esercizio fisico
Adattamento allo sforzo
Attivazione simpatica
Centri dell’emotività
Modificazioni meccaniche e
metaboliche
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ADATTAMENTO ALL’ESERCIZIO FISICO
Sistema nervoso autonomo
Apparato endocrino
Adattamento cardiovascolare
Mobilizzazione riserve energetiche
Sintesi proteica
Attivazione immunitaria
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EFFETTI GENERALI DELLE CATECOLAMINE - 1 aumento velocità e forza di contrazione cardiaca (1)
aumento frequenza cardiaca (1)
aumento eccitabilità e automaticità cardiaca (1)
vasocostrizione cute e reni ()/vasodilatazione muscolare (1)
aumento pressione sistolica ( )
aumento ( )/riduzione () pressione diastolica
aumento secrezione renina e ADH (1)
riduzione motilità intestinale ( )
aumento tono sfinterico ( )
aumento sudorazione ()
broncodilatazione (2)
modulazione contrattilità uterina (contrazione /rilassamento 2)
dilatazione pupille (1)
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EFFETTI GENERALI DELLE CATECOLAMINE - 2
modulazione secrezione insulina (riduzione 2/aumento 2)
aumento secrezione glucagone () e GH ()
riduzione sensibilità insulinica ()
aumento glicogenolisi epatica ( 2)
aumento glicogenolisi e glicolisi muscolare (2)
aumento gluconeogenesi ( 2)
aumento lipolisi e chetogenesi (1)
aumento termogenesi (1)
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ESERCIZIO FISICO (FIGHT AND FLIGHT) Principali effetti mediati dalle catecolamine
Adattamento cardiovascolare aumento gittata cardiaca aumento pressione arteriosa aumento flusso muscolare riduzione flusso renale e splancnico (event. cutaneo)
Adattamento respiratorio broncodilatazione stimolo centro del respiro
Adattamento metabolico aumento glicogenolisi muscolare aumento produzione epatica di glucosio inibizione utilizzazione periferica del glucosio aumento lipolisi aumento chetogenesi
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FATTORI MODULANTI LA RISPOSTA DELLE CATECOLAMINE ALL’ESERCIZIO FISICO
Età (aumento NA>A) Postura (aumento in ortostatismo) Intensità dello sforzo (aumento relativamente maggiore per
carichi di lavoro >70% VO2 max) Tipo di esercizio (più marcato aumento di A, frequenza
cardiaca e pressione nella contrazione isometrica) Durata (ulteriore aumento di A - meccanismo metabolico) Allenamento (riduzione aumento NA) digiuno protratto/chetosi (aumento più marcato) temperatura (aumento sia in ambiente caldo che freddo) altitudine (aumento A e poi NA) emotività (soprattutto A)
A= adrenalinaNA= noradrenalina
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Principali risposte ormonali all’esercizio fisico
Aumentano:
CRH-ACTH-cortisolo Catecolamine
GH Glucagone (PRL)
Si riduce:
Insulina
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STRESS
ACTH
Cortisolo
ADATTAMENTO
CRH ritmo circadianofattori emotivi
AVP
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EFFETTI GENERALI DEI GLICOCORTICOIDI - 1
Effetti metabolici: aumento lipolisi e chetogenesi catabolismo proteico / inibizione sintesi (eccetto fegato) aumento gluconeogenesi aumento glicogenolisi epatica ridotta utilizzazione del glucosio
Effetti plastici inibizione attività fibroblasti inibizione attività osteoblasti e attivazione osteoclasti aumento escrezione renale e ridotto assorbimento
intestinale di calcio
Effetti cardiovascolari: aumento gittata cardiaca aumento tono vasale (facilitazione azione ormoni
vasocostrittori)
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EFFETTI GENERALI DEI GLICOCORTICOIDI - 2
Effetti su altri ormoni: ridotta conversione T4-T3 (riduzione TSH) inibizione secrezione gonadotropine
Effetti renali:
aumento filtrazione glomerulare (facilitazione escrezione sodio e acqua, contrapposta all’azione mineralcorticoide)
azione mineralcorticoide / stimolo renina
Altri effetti riduzione risposta immunitaria e infiammatoria modificazioni tono umore
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ESERCIZIO FISICOcaratteristiche
esercizioritmo circadiano
fattori psichici
alimentazioneCRH
ACTH
CORTISOLO
Metabolismolipolisigluconeogenesiglicogenolisiinsulinoresistenzaprotidosintesi epaticacatabolismo prot. muscolare
Sist. cardiovascolarepotenziamento vasocostrizioneaumento gittata cardiaca
Altri effettimodulazione tono dell’umore inibizione gonadotropine
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CRH
Proopiomelanocortina (POMC)
ACTH
cortisolo
Adattamento metabolico
altri steroidi
altri peptidi
???
-lipotropina
-endorfina
Adattamento psico-comportamentale
Adattamento cardiovascolare
catecolamine (adrenalina/noradrenalina)
CRH
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Principali risposte ormonali all’esercizio fisico
Aumentano:
CRH-ACTH-cortisolo Catecolamine
GH Glucagone (PRL)
Si riduce:
Insulina
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EFFETTI GENERALI DEL SISTEMA GH/IGF-I
- Stimolo crescita ossea
aumento sintesi proteica aumento lipolisi e chetogenesi aumento gluconeogenesi modulazione azione insulinica (effetto acuto diretto
insulinosimile, effetto cronico IGF-mediato controinsulare)
- Effetti metabolici:
- Aumento massa magra e riduzione grasso viscerale
- Effetti cardiovascolari
- Modulazione benessere psico-fisico
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Esercizio fisico
Catecolamine(2)
Effetti metabolici (glicemia, AA, FFA, chetoni)
Aumento GHMetabolismo glucidico
• aumento neoglucogenesi• inibizione utilizzazione glucosio
Metabolismo lipidico• aumento lipolisi• aumento chetogenesi
Metabolismo proteico• aumento protidosintesi• ipertrofia muscolare (effetto cronico)
Effetti cardiovascolari• aumento contrattilità• ipertrofia cardiaca
ALLENAMENTO: attenuazione risposta ormonale
(?)
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Principali risposte ormonali all’esercizio fisico
Aumentano:
CRH-ACTH-cortisolo Catecolamine
GH Glucagone (PRL)
Si riduce:
Insulina
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Esercizio fisico
Catecolamine Riduzione glicemia
Aumento glucagone
• aumento glicogenolisi
• aumento gluconeogenesi
• aumento lipolisi
• aumento chetogenesi
ALLENAMENTO: attenuazione risposta del glucagone
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Catecolamine GH Glucagone Cortisolo
Regolazione endocrina della mobilizzazionedelle riserve energetiche
T. adiposo Fegato Muscolo
Lipolisi
acidi grassi
Produzione ATP Sintesi proteica
chetoni glucosio aminoacidi
GH
Proteolisiglicogenolisineoglucogenesi
chetogenesi
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Principali risposte ormonali all’esercizio fisico
Aumentano:
CRH-ACTH-cortisolo Catecolamine
GH Glucagone (PRL)
Si riduce:
Insulina
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EFFETTI GENERALI DELL’INSULINA
- FEGATO aumento glicogenosintesi aumento liposintesi aumento sintesi proteica inibizione neoglucogenesi inibizione chetogenesi aumento glicolisi
- MUSCOLO aumento glicogenosintesi aumento sintesi proteica aumento trasporto potassio
- TESSUTO ADIPOSO aumento sintesi trigliceridi
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Esercizio fisico (intenso)
Catecolamine () Effetti metabolici
Riduzione insulinemia
ALLENAMENTO: aumentata sensibilità insulinica
• aumento produzione epatica di glucosio• aumento lipolisi• aumento rilascio tessutale aminoacidi• conservato effetto su utilizzazione del glucosio nel
muscolo in attività
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PRINCIPALI ORMONI COINVOLTI NEL MANTENIMENTO DELLA PRESSIONE
ARTERIOSA E DEL BILANCIO IDROSALINO DURANTE ESERCIZIO FISICO
• Catecolamine
• Sistema renina-angiotensina-aldosterone
• Peptide natriuretico atriale (ANP)
• ADH
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Esercizio fisico e sistema renina-angiotensinaDeplezione NaSudorazione
(perdite alimentari liquidi)
angiotensinogeno
Angiotensina I
Angiotensina II
Aldosterone
Ritenzione Naperdita di K
K+
Ritenzione H2O e v.extracellullare
Vasocostrizione arteriosa
pressione arteriosa
ipoperfusione renale
volemia Na tubulo distale
(-)
C. iuxtaglomerulari
renina
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Esercizio fisico e ADH
osmolalità
ADH
riassorbimento H2O nei dotti collettori renali
Aumento volemiaRiduzione osmolalità
volemia
temperatura
glicemia
catecolamine
angiotensina II
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Esercizio fisico e ANP
ANP
catecolaminerenina-angiotensina
ADH
pressione atriale frequenza
cardiaca
Inibizione secrezione
renina/aldosterone
Vasodilatazione diretta
Modifica flusso intrarenale
DiuresiNatriuresi
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Esercizio fisico
catecolamine
ADHipovolemia/osmolalità
renina
ipoperfusione renaleriduzione Na tubulo renale
CRH
ACTH
cortisolo
angiotensina II aldosterone
vasocostrizione
ritenzione sodio
ritenzione acqua
vasodilatazione muscolare
perdite idrosaline